不同荷载作用下各向异性度对树脂基正交各向异性圆孔板孔边应力分布的影响

含孔结构在机械结构、装备中随处可见。针对含圆孔的树脂基复合材料板,采用解析法对几种常见荷载对孔边应力场的影响进行分析。对两个主方向的杨氏模量的变化对孔边应力的影响进行仿真分析,并对在不同荷载作用下,各向异性度对孔边应力场的影响进行比较。通过计算可知,随着杨氏模量的增大,孔边应力也增大,且随杨氏模量E1增大所引起的孔边应...     

基于逐渐损伤理论的复合材料飞轮转子渐进失效分析

基于三维逐渐损伤理论,采用刚度衰减模型来预测三维复合材料飞轮转子的渐进失效特性,并与已有参考文献进行比对,验证模型的正确性。模型考虑的失效形式主要包括四种:纤维断裂,基体开裂,分层和基纤剪切失效。采用有限元法中的牛顿-拉普森非线性迭代算法进行三维渐进失效分析,分析不同缠绕预应力下飞轮的失效过程,并进行对比分析。计算结果表明,转子的失效首先发生在飞轮的中部,单元发生基体开裂失效,随着转速的提高,单元发生纤维断裂,导致飞轮在外径处发生爆破失效。缠绕过程中对纤维束施加预应力能提高飞轮的初始失效转速。在整个损伤过程中没有出现单元分层失效和剪切失效。     

相对冲击位置和补片层数对胶接修理CFRP复合材料层合板抗冲击性能的影响

本文针对碳纤维增强聚合物（CFRP）复合材料修补结构,基于连续损伤力学和粘结单元模型,在ABAQUS软件中对低速冲击载荷下不同冲击位置和补片层数的CFRP复合材料层合板内部和层间损伤进行了数值分析,并与试验结果进行了对比。选择相对冲击位置为0 mm、10 mm、20 mm、30 mm和40 mm时对应的五种修补结构,通过数值计算和试验,获得了修补结构在低速冲击过程中的冲击力、冲击能量等数据。在保持补片单层厚度不变的前提下,使补片层数从1层增加到5层,计算获得了修补结构的低速冲击响应。研究结果表明:冲头接触修补结构时会对补片造成较大的损伤,补片可以提高含孔损伤母板的抗冲击性能;冲击点离修补结构损伤孔越近,结构受冲击所产生的分层损伤越严重;增加补片的层数可以提高修补结构的抗冲击性能;通过对补片层数进行优化,得到优化层数为2,其对应的修补结构与无修补结构相比分层损伤面积减少了19.9%,较好地提升了母板的抗冲击性能。      

低速冲击下铝蜂窝夹层板的动态响应研究

为了研究铝蜂窝夹层板在低速冲击下的动力学响应,通过有限元仿真软件ANSYS/LS-DYNA分析了半球头圆柱低速冲击铝蜂窝夹层板的损伤变形,建立了含蒙皮、蜂窝芯和胶层的铝蜂窝夹层板精细化仿真模型,通过与文献试验结果对比,验证了模型的准确性,并研究了铝蜂窝芯单元尺寸、高度以及金属、碳纤维增强复合材料(CFRP)两种蒙皮材料对蜂窝夹层板冲击响应的影响。结果表明:铝蜂窝芯单元尺寸越大,夹层板的刚度和稳定性越低;芯层高度对吸能的影响较小;胶层对吸能的影响不可忽略;相对于铝蒙皮,CFRP蒙皮铝蜂窝夹层板的吸能效果较好。     

开孔CFRP复合材料层合板的损伤解析和实验探究

采用解析计算和拉伸试验相结合的方法,对开孔CFRP复合材料板的孔边应力和损伤进行了研究。基于复变函数方法并结合Tsai-Hill失效准则,计算得到了层合板各单层的主应力分布和首次损伤载荷系数。为了测定层合板面内拉伸性能并对解析结果进行验证,基于ASTM D5766-07试验标准对CFRP层合板进行了拉伸试验。研究结果表明:当开孔CFRP层合板承受沿长轴方向拉伸载荷时,0°和±45°铺层为主承力层,且主应力σ1最大值出现在与孔中心成65°～115°和245°～295°范围内;各层最小首次损伤载荷系数出现在65°～115°范围内,其中,45°层和-45°层的损伤载荷系数最小;当载荷达到初始损伤载荷时,层合板开始出现内部损伤和参数退化;拉伸试验后CFRP复合材料板试件损伤的形式主要为基体开裂和纤维断裂,损伤的区域在孔周边61°～90°和241°～270°范围内,试验结果与解析计算结果基本一致。     

基于非线性超声波的疲劳损伤检测试验研究

对完整铝板、含孔铝板以及用复合材料补片修补后的铝板分别进行疲劳试验和非线性超声波检测试验,提取三组试件不同疲劳周期下的基波幅值和二次谐波幅值,得到其相对二阶超声非线性系数,并拟合出相对二阶超声非线性系数随疲劳周期变化的曲线图,以研究相对二阶超声非线性系数与疲劳损伤过程的对应关系。结果表明:随着疲劳周期增加,三组试件的相对二阶超声非线性系数均呈现先缓慢上升,然后快速上升并到达峰值,最后下降的趋势,这与疲劳损伤过程中位错和裂纹的产生及扩展过程相一致;同时发现:孔损伤会加剧微裂纹向宏观裂纹的过渡,而用复合材料补片修补孔损伤可减缓裂纹的扩展。     

超声振动研磨外圆类陶瓷工件去除率研究

外圆超声振动研磨作为新型有效的外圆类磨削方法，为典型硬脆陶瓷轴类零件的加工提供了高效精密的加工手段。本文介绍了功率超声振动研磨外圆加工装置和加工原理，并结合对Al2O3陶瓷试件的研磨试验，分析了超声研磨中加工参数与试件材料去除率的关系。同时与普通研磨相比较，得出超声研磨加工效率高、加工工件表面粗糙度小的结论。     

基于ADAMS的汽车平顺性建模与仿真分析

以某SUV汽车为研究对象,运用机械系统多体动力学仿真软件ADAMS/Car建立了包括前后悬架、轮胎、车身和转向系等子系统在内的整车仿真模型;根据谐波叠加法建立B、C级随机输入路面,按照国家标准建立三角形凸块脉冲输入路面,并分别进行汽车平顺性仿真.通过计算随机输入下汽车总加权加速度均方根值和脉冲输入下车身最大垂向加速度,对汽车平顺性进行评价,研究了悬架弹簧刚度对汽车平顺性的影响.结果表明:B、C级随机输入路面下该车具有较好的平顺性,脉冲输入路面下对乘员的健康不会产生危害;降低悬架弹簧刚度可以改善汽车的行驶平顺性.     

复合材料胶接修补结构疲劳性能的数值和试验研究

为研究室温下复合材料胶接修补结构的疲劳性能,以三维渐进损伤理论为基础,创建了复合材料胶接修补模型,利用材料损伤判断子程序实现对修补结构的静拉伸失效载荷及剩余强度的预测分析,并进行了相关试验的对比分析。采用5种不同尺寸的圆形补片来评价修补效果,并利用超景深仪对修补试件的疲劳损伤扩展模式进行微观测量。结果表明:静载拉伸中,尺寸为3.5r的修补结构承载能力最好;疲劳循环中,尺寸为2.5r的修补结构剩余强度提升效果最好;疲劳载荷下,当循环次数较低时,修补结构的主要损伤为基体开裂,而随着循环次数的增大,主要损伤为纤维断裂。     

两种材料的性质对双材料界面裂纹能量释放率及应力强度因子的影响

在实际工程中,结构往往是由多种材料构成,而裂纹经常在两种材料的界面上扩展.针对双材料界面裂纹,建立相应的计算模型.用能量释放率来描述裂纹的扩展情况,并根据界面裂纹能量释放率解析计算方法对不同的材料性质、外荷载、构件厚度,以及裂纹两侧不同的材料宽度对裂纹扩展时的能量释放率和应力强度因子进行仿真分析,得到了能量释放率和两种材料的弹性模量、外荷载及构件厚度之间的关系变化的曲线,以及裂纹两侧不同的材料宽度和应力强度因子之间的关系.并对界面裂纹和单一材料裂纹的情况进行分析、比较.