C/SiC复合材料螺栓螺牙承载能力

为了对C/SiC复合材料螺栓螺牙的承载能力进行评估,采用有限元法和刚度折减方法对C/SiC复合材料螺牙抵抗拉脱的能力进行了研究.结果表明:当齿合螺牙数大于6时,再增加齿合螺牙数已不能有效地提高螺牙的初始拉脱载荷;增大螺距会降低螺牙初始拉脱强度,因而也不能显著地提高螺牙的初始拉脱载荷;在螺距与螺栓直径之比保持常数的情况下,螺牙的初始拉脱载荷与螺栓直径的平方成正比;而螺牙的极限拉脱载荷则近似正比于齿合螺牙数、螺距及螺栓直径.  

复合材料层合板临界屈曲载荷分散性

基于随机场理论, 将纤维和基体性能以及纤维体积分数作为随机场变量, 利用局部平均法对随机场进行离散。结合MATLAB与ANSYS的PDS模块对复合材料层合板临界屈曲载荷进行Monte-Carlo模拟, 分析各类随机场变量、随机场的相关长度、对称性和边界条件对临界屈曲载荷分散性的影响。结果表明: 不同随机场变量对层合板屈曲载荷分散系数影响的程度不同, 纤维体积分数的影响最大, 其次为纤维性能与基体性能; 屈曲载荷的分散系数存在尺寸效应, 随着板尺寸的增加, 屈曲载荷分散系数逐渐减小; 减小相关长度可有效地减小屈曲载荷的分散系数; 纤维正对称铺设所引起的屈曲载荷分散系数稍大于反对称铺设情况, 而两对边固支板的屈曲载荷分散系数一般大于四边简支板的结果。  

复合材料螺栓联接螺纹载荷分布规律研究

基于Abaqus有限元分析软件建立了复合材料螺栓联接的三维有限元模型,以预测复合材料螺栓联接的螺纹载荷分布,为使模型符合真实情况,将螺母支承在弹性地基上并通过Abaqus USDFLD子程序考虑了C基或SiC基复合材料拉压不对称特性。此外,本文对预测金属螺纹的载荷分布的Yamamoto方法进行了经验性的推广,使其可以反映C基或SiC基复合材料的各向异性和拉压不对称性。通过对比多组材料及几何参数下推广的Yamamoto方法(EYM)和有限元法(FEM)预测的螺纹载荷分布验证了推广的Yamamoto方法的有效性。研究结果表明:复合材料螺栓联接的载荷分布通常比金属联接的载荷分布更均匀;随着螺距与直径之比的增加,螺纹载荷分布不均程度有所增加;复合材料螺栓绕其轴线相对于螺母的转动对载荷分布几乎没有影响。  

复合材料夹层板屈曲强度的分散性分析

将面板单层及芯层厚度、 面板纤维方向角和材料参数作为随机变量, 通过编制基于高阶剪切理论的随机有限元程序, 对复合材料夹层板的屈曲强度分散性进行了分析, 得到了不同铺层方式下夹层板屈曲强度分散系数随纤维方向角及夹层板长厚比的变化规律。并通过对屈曲强度的分散系数进行灵敏度分析, 确定了影响分散系数大小的主要因素, 从而为材料设计、 制造工艺改进和夹层板结构可靠度的提高提供了理论依据。  

缝纫泡沫夹芯复合材料板的稳定性分析

整体屈曲是缝纫复合材料夹芯板的一种重要失效模式。考虑到缝纫夹芯复合材料板一般较厚且面板与芯层厚度相差较大,缝纫工艺对夹芯板刚度影响较大的特点,基于高阶剪切理论,编制了缝纫泡沫夹芯复合材料板稳定性分析的有限元程序。利用该程序对多个算例进行了计算,所得临界屈曲应力与文献及试验结果吻合很好。同时,讨论了不同边界条件下缝纫泡沫夹芯复合材料板稳定性随缝纫参数(包括针距、行距和缝纫针半径)以及结构参数(包括面板铺层角、芯层厚度和缝纫夹芯板边长)的变化规律。