改进的复合材料斜接结构胶层应力半解析法

引入微分概念和复合材料铺层刚度分配原则,形成一种改进的求解复合材料斜面对接结构胶层应力的半解析方法 MAM(Modified semi-Analytical Method)。首先,针对铺层角度及铺层数不一致的情况,采用有限元法(FEM)平面应变模型对MAM进行验证;然后,分别用平均剪应力法、FEM及MAM预测了复合材料斜接结构的承载能力并与试验值进行对比;最后,利用MAM分析工程应用问题,考虑了被粘结体刚度不匹配及胶层厚度的变化。研究结果表明:MAM适于设计复合材料斜接结构;采用MAM能得到胶层应力的尖峰值,且应力分布与FEM计算一致。     

楔形体入水冲击响应的试验研究及应用

结构物在入水过程中会受到较大的冲击载荷,严重影响结构和结构内部人员的安全,因此入水问题的研究在航空航天和军事领域具有实际意义。以简单的楔形体为研究对象,进行了垂直入水的冲击试验,采用高速摄像机采集了楔形体入水过程的图像,并且考察楔形体入水过程的加速度的响应,通过滤波消除高频信号,得到合理的加速度响应值。结果表明:楔形体密闭空腔对加速度响应有重要影响。依据相似准则,通过试验模型的数据,预测了实际大尺寸的飞机结构的入水冲击响应,研究结果对入水结构的设计具有一定的参考价值。     

Monte—Carlo伪随机历程模拟在声疲劳分析中的应用—功率谱密…

传统声疲劳分析方法要求提供宽带声激励条件下的随机疲劳Ｓ－Ｎ曲线进行寿命估算，而目前在工程应用中却出身了随机疲劳试验曲线缺少和等效随机疲劳曲线应用限制条件多的现状，这是声疲劳深入发展的一大难题。     

纯Ⅱ型载荷作用下裂纹的三维厚度效应研究

采用修正的边界层模型，利用有限元计算方法对纯Ⅱ型裂纹的厚度效应进行分析和研究，通过比较三维裂纹纯Ⅰ型和纯Ⅱ型裂纹尖端的应力、应变以及J积分和裂尖张开位移等参数，得到纯Ⅱ型载荷作用下厚度效应影响弱的认识。与Ⅰ型结果相比可以看出，在Ⅱ型载荷作用下裂尖的应力、应变场的厚度效应不明显，但三维影响区的大小与Ⅰ型基本相同，在裂尖前方半厚度以内存在着很强的三维效应区，从半厚度到1．5倍厚度范围应力在不同的厚度位置有显著的变化，在1．5倍厚度以外的区域表现为平面应力场的特性。在纯Ⅱ型载荷的作用下，三维J积分J^local沿厚度分布不随载荷变化，且基本没有厚度效应，裂尖滑动位移(crack tip sliding displacement，CTSD)也没有厚度效应；沿不同厚度截面，J^local积分和CTSD存在线性关系。     

结构声疲劳寿命估算的功率谱密度法

通过对现行传统声疲劳分析方法的回顾，以及对声疲劳学科所涉及的理论的深入研究。提出了进行声疲劳分析的功率谱密度法。它能够解决或部分解决传统声疲劳分析存在的问题，能够考虑多模态复杂结构的噪声响应，完成让许多科技工作者感到的频域到时域的转换。     

结构声疲劳寿命估算中的随机响应分析——功率谱密度法

通过对传统声疲劳分析方法的回顾，以及对声疲劳学科所涉及的理论领域的深入研究，作者认为传统的声疲劳分析方法在响应计算中存在明显不足，它仅考虑了少数固有频率甚至单一固有频率的影响，对一个宽频带的噪声激励谱的响应分析过于粗糙，对于高声压级的噪声载荷，由于非线性大挠度的影响使结构固有频率发生偏移，分析计算结果误差更大。为此，本文提出所谓功率谱密度法，完成了声疲劳寿命估算的随机响应分析     

再生老井二次射孔和三次射孔套管强度安全性评价

老井再生需利用原井筒进行二次甚至三次射孔,增加射孔穿深、孔径,以提高压裂效果。为研究多次射孔套管的剩余强度,以冀东某再生老井实际工况为例,应用有限元软件为套管模型定义强化的MISES屈服准则,10倍细化孔边网格,经网格无关性测试,分析多次射孔套管的剩余强度。对比新旧孔轴向、环向和螺旋线向相切等不利分布的分析结果,轴向相切是重复射孔套管剩余强度降低的最不利分布;采用二次16孔/m射孔的?139.7 mm壁厚9.17、10.54 mmP110套管,剩余强度分别降低21%和22%;三次分别采用32、32、16孔/m射孔的?139.7 mm壁厚9.17 mmP110套管,剩余强度降低36%,三次均采用16孔/m射孔的?139.7 mm壁厚10.54 mmP110套管,剩余强度降低30%。初步量化了多次射孔套管剩余强度降低幅度,可为老井再生井筒安全性评价提供参考,并形成了再生老井重复射孔段套管安全性评价推荐方法。     

胶层网格尺寸与性能参数相关性的反演研究

在使用内聚力模型对复合材料胶层进行有限元失效分析时,为了保证计算结果的准确性和收敛性,胶层网格尺寸应小于1 mm。然而当使用内聚力模型对飞机上的大型复合材料结构进行有限元分析时,模型将会产生上百万的有限元单元,这将耗费大量的计算资源。本文在研究胶层参数对胶层失效分析影响的基础上,通过对不同网格尺寸下胶层参数进行反演,提出了一种修改胶层参数的方法以适用于不同网格尺寸下胶层失效分析。使用此方法对不同网格尺寸的混合型弯曲(MMB)有限元模型和复合材料圆壳模型进行了有限元仿真。结果表明:所提出的方法能够大幅降低模型的网格数量,减小计算规模,快速准确地计算出混合加载条件下胶层损伤演化和破坏情况。      

颗粒形状、含量和基体特性对金属基复合材料压缩力学行为的影响

通过建立轴对称体胞模型,用数值分析手段研究了在变形速率范围10－4~105/s内,陶瓷颗粒增强铝合金复合材料的压缩塑性流变特征,讨论了不同颗粒形状(圆柱形和球形),不同颗粒体积含量(10％~50％)和不同铝合金基体(LC4、LY12CZ和7075)对金属基复合材料流动应力、应变率敏感性等的影响,构造了可以描述高应变率下金属基复合材料压缩行为的本构模型,并考虑了基体特性、颗粒形状、体积含量及应变率的影响,得出了与试验相吻合的结果。     

颗粒尺寸对颗粒增强型金属基复合材料动态特性的影响

利用有限元模型分析了颗粒增强型金属基复合材料 ( PMMCs ) Al/SiC的颗粒尺寸对复合材料在不同应变率下的动态特性的影响。采用有限元三维立方体单胞模型嵌入单个和多个球形增强颗粒,颗粒直径分别为16 μ m和7.5 μ m,多颗粒模型内部颗粒随机分布。基体材料假设为弹塑性,应变强化及应变率强化均符合指数规律。模拟结果表明:颗粒尺寸、颗粒体积含量及应变率对金属基复合材料的动态特性的影响是相互耦合的。颗粒体积含量一定时,颗粒尺寸越小,复合材料流动应力越高;颗粒含量越高,材料流动应力越高;应变率越高,材料流动应力越高。