复合材料蒙皮-加筋大开口结构优化设计

采用有限元法对复合材料蒙皮-加筋大开口结构进行了优化设计,研究孔边补强和加筋补强对大开口结构屈曲特 性的影响.结果表明:孔边翻边补强可使应力集中远离孔的自由边,增加翻边深度和宽度皆能提高屈曲载荷;采用共固化加筋要比整体加筋效果明显,同等条件下,优先考虑低而密的筋条布置,同时增加横向筋的数量.     

间隙率对三轴向机织复合材料弹性性能的影响

采用有限元分析方法研究了间隙率对三轴向机织复合材料弹性性能的影响。首先,根据三轴向机织复合材料几何构型和基本参数,建立了三轴向机织复合材料的面密度和单胞特征边长与间隙率之间的关系;然后,建立了三轴向机织复合材料的有限元模型,利用该模型预测了拉伸、压缩和剪切刚度并与文献的实验结果进行了对比,证明了模型的有效性;最后,分析了间隙率对弹性性能的影响。研究发现,拉伸、压缩和剪切刚度随间隙率的增加而显著下降,而比刚度和泊松比随间隙率的增加变化较小。     

RTM整体成型复合材料翼盒的固有模态及稳定性

采用基于水溶性型芯的RTM成型技术制备了整体化的复合材料翼盒, 并对翼盒进行了自由振动模态试验; 采用三维壳单元, 建立了翼盒固有模态及稳定性有限元分析模型, 该模型分析的翼盒固有模态与试验结果吻合很好, 验证了有限元模型的有效性; 为研究翼盒固有模态及稳定性的铺层效应, 采用该模型分析计算了4种铺层方案的翼盒的固有模态及稳定性。研究结果表明: 对称铺层蒙皮有利于提高翼盒轴向压缩与轴向扭转屈曲载荷及固有频率, 而不利于面外弯曲和弯扭组合情况; 腹板减薄和增加腹板45°铺层均不利于提高, 甚至会大幅度降低屈曲载荷及固有频率, 弯扭组合加载最容易导致失稳。     

3.5%NaCl腐蚀环境下2种航空铝合金材料疲劳性能试验研究

腐蚀环境下的疲劳性能是航空金属结构疲劳寿命设计的重要前提,为此,试验测定了2种航空铝合金材料（2E12-T3、7050-T7451）的光滑试样和缺口试样在干燥大气和3.5%NaCl腐蚀环境下的疲劳性能,在试验数据的基础上进行性能对比,并对试样断口进行扫描电镜（SEM）分析,研究了3.5%NaCl腐蚀环境与载荷联合作用对腐蚀疲劳性能的影响机理,研究结果表明:3.5%NaCl腐蚀环境对2种铝合金材料的疲劳性能均产生不利影响,且腐蚀与疲劳载荷的交互作用随着应力水平的降低而增强,疲劳性能下降更明显;与光滑试样相比,腐蚀环境对铝合金2E12-T3缺口试样疲劳性能的影响更大,但对铝合金7050-T7451缺口试样疲劳性能的影响却变小;在腐蚀环境下,裂纹尖端易发生电化学反应产生腐蚀产物和[H]离子,腐蚀产物的存在会阻碍裂纹闭合,同时,[H]离子导致裂纹尖端的氢脆效应,加快裂纹扩展,使疲劳性能降低。     

疲劳／断裂加速试验载荷谱编制的损伤当量折算方法

提出了疲劳／断裂加速试验载荷编制的损伤当量折算方法，使用方法编制的加速试验载荷谱能大大压缩试验时间，并保证加速谱与原谱对构件造成的损伤等效，从而使试验结果真实，可靠。     

RTM成型复合材料T型接头工艺参数优化与力学性能实验研究

对树脂传递模塑(RTM)成型的复合材料T型接头进行了工艺参数优化、制备及力学性能实验研究。应用流动模拟软件,对RTM成型的复合材料T型接头进行了基体流动数值模拟,确定模具最佳注射方式和出胶口位置,并优化了影响树脂充模时间的工艺参数,显著提高了RTM接头的工艺性能。根据优化工艺参数结果,制备了RTM成型的复合材料T型接头试样,并进行了拉伸和压缩试验,分析了其破坏机制。根据拉伸和压缩试验现象和结果,发现RTM成型的复合材料T型接头拉伸破坏模式主要为富树脂三角区的树脂与纤维布界面分层,其拉伸破坏主要取决于树脂基体抗剥离分层的拉伸强度;压缩破坏模式为底板中央部位的弯曲分层与折断,其压缩破坏由接头底板中的纤维布抗拉强度决定;T型接头的压缩破坏强度高于拉伸破坏强度。     

复合材料单搭接头的剪切强度对比实验研究

在常温和湿热高温的环境下,分别进行了三种不同的成碰工艺(RTM、引入缝纫的RTM和胶接)制备的单搭接头的剪切强度实验,研究了成型工艺对单搭接头的剪切强度的影响,并根据实验现象分析了单搭接头的剪切破坏机理.实验结果表明:引入缝纫的RTM成型试样的剪切强度性能最高,而胶接成型试样的剪切强度最低;环境温度对RTM和引入缝纫RTM成型试样的剪切强度影响不大,而对胶接成型试样的剪切强度有较大影响.     

The probability distribution of fatigue damage and the statistical moment of fatigue life

The randomization of deterministic fatigue damage equation leads to the stochastic differential equation and the Fokker-Planck equation affected by random fluctuation. By means of the solution of equation, the probability distribution of fatigue damage with the change of time is obtained. Then the statistical moment of fatigue life in consideration of the stationary random fluctuation is derived. Finally, the damage probability distributions during the fatigue crack initiation and fatigue crack growth are given     

复合材料疲劳可靠性研究

将复合材料疲劳可靠性研究领域划分为载荷／环境谱的编制、疲劳性能、疲劳寿命估算及疲劳可靠性分析与设计四个方面,并分别简述了各自方面的研究进展。     

整体成型复合材料模型机翼设计方案优选与验证

采用多级优化方法,对给定外形和尺寸的复合材料模型机翼进行了设计方案优选。首先基于单因素的效能评估和灰关联度的综合效能评估对机翼进行了结构布局设计,然后采用有限元法对工字梁机翼进行结构细节优化与铺层设计,最后采用基于真空袋法的整体成型工艺制备了蒙皮-夹芯、蒙皮-加筋、C型梁和工字梁等4种典型结构的复合材料模型机翼,并利用三点弯曲试验对优选设计方案进行了验证。优化结果表明：工字梁机翼结构效能水平最高,其次是后C型梁机翼,结构效能最差的是蒙皮-腹板机翼,梁凸缘采用等厚度变宽度可获得近似等强度梁结构。试验结果验证了优化设计方案的有效性。