Lamb波与瞬时相位技术在损伤识别中的应用

采用主动Lamb监测技术与瞬时相位相结合的方法对复合材料板进行健康监测。首先通过仿真试验,模拟损伤信号在正常信号中的叠加,结果表明其会引起瞬时相位曲线相应的变化;然后再利用Lamb波主动监测技术,在复合材料板上进行试验采集信号,其瞬时相位能够发现板结构中的损伤,说明瞬时相位可应用于结构的损伤识别。     

含SMA约束层的复合材料矩形板的阻尼能力分析

研究由形状记忆合(shape memory alloy，简写为SMA)SMA约束层、SMA纤维混杂叠层材料构成的复合材料矩形板的阻尼性能。采用多胞模型和细观力学阻尼分析方法，分别预测叠层复合材料单层的弹性性能和阻尼性能，在叠层材料中计入横向剪切变形的影响。在导出矩形板的应变能和耗散能的基础上，根据最大应变能理论建立板的模态阻尼比的数学表达式。数值结果表明，文中提出的含有SMA约束层的SMA纤维叠层复合材料的集成阻尼设计方法，是一种有效的阻尼增强方案。     

轴压桁式半硬壳结构优化设计研究

研究轴压桁式半硬壳结构优化设计问题。为考虑蒙皮曲板的失稳承载能力,在总体失稳下极限承载轴压叠加公式中引入附贴蒙皮宽度计算式,针对铝合金和复合材料桁式半硬壳结构,分别引入桁条剖面压应力和蒙皮附贴宽度设计变量,建立轴向压力作用下桁式半硬壳结构优化设计模型,并采用Ansys 10.0软件进行优化计算。对铝合金和复合材料桁式半硬壳结构算例进行优化设计,得到若干有实用价值的结论。     

复合材料蜂窝夹层板低速冲击损伤模拟及实验研究

复合材料蜂窝夹层板因其良好的力学特性及质量轻等优点在工程中得到了广泛应用,但其抗冲击能力较差。本文研究了复合材料蜂窝夹层板受低速冲击后的变形和损伤情况,采用光滑粒子动力学结合有限元数值模拟方法分析了复合材料蜂窝夹层板受不同能量冲击后的响应,并通过试验和模拟计算结果对比分析,给出了不同冲击能量下复合材料蜂窝夹层板的位移和损伤。研究结果表明:给出的复合材料蜂窝夹层板冲击数值模型能够合理的模拟低速冲击行为,能为工程中复合材料蜂窝夹层板结构受冲击损伤的测定提供参考依据。     

复合材料板与金属板榫槽粘接结合有限元分析

榫槽连接是航空结构中常用的一种连接形式。通过对金属板和复合材料板的榫槽粘接部位进行有限元计算，分析简单拉力作用下连接部位的应力分布以及金属板和复合材料板尺寸对最大等效应力的影响。通过比较发现，在所考察范围内榫槽长度、粘接层厚度和板宽度等因素对模型等效应力的影响并不十分显著，而两种材料板之间的相对厚度对最大等效应力影响较大，随着金属板厚度的增大，整个榫槽连接结构的最大等效应力有所减小。     

湿热环境对纤维增强树脂基复合材料加筋板剪切性能的影响

对纤维增强树脂基复合材料加筋板进行湿热试验,使其在70℃、水浴条件下达到吸湿平衡;分别对普通加筋板和吸湿后加筋板进行了剪切试验,研究了湿热环境对复合材料加筋板剪切性能的影响。结果表明:试验过程中,两种加筋板均未出现明显的屈曲现象,其破坏形式主要表现为试样的四角破损、蒙皮开裂、变形等;湿热环境对试样的剪切破坏载荷有着显著的影响,吸湿后复合材料加筋板的破坏载荷下降了9.9%。     

铺层参数对碳纤维复合材料板的隔振性能影响研究

碳纤维复合材料铺层参数对其振动特性影响很大。以碳纤维复合材料板为研究对象,从理论上分析了碳纤维复合材料板在自由振动下的模态特性,并运用有限元模型分析了铺层参数(铺层角度,铺层厚度,铺层顺序)对碳纤维复合材料板隔振性能影响特点。结果表明,在单一铺层中,±45°的铺层隔振性能更好;铺层厚度对碳纤维复合材料板隔振性能影响不大;与循环铺层方式相比,对称铺层方式更有利于提升碳纤维复合材料板的隔振性能。     

一种用于金属/纤维增强复合材料加工仿真的动态有限元模型

以金属/纤维增强复合材料粘合板的钻孔加工为研究对象,提出了一种用于仿真加工过程的金属/纤维增强复合材料动态有限元模型。确定了金属、纤维复合材料和板件间胶合剂层的材料本构模型和动态损伤准则,并使用有限元软件ABAQUS实现了本构模型和准则的建立。通过用户子程序VUMAT建立纤维复合材料的模型和三维失效准则,实现对复合材料的三维应力应变分析,拓展了ABAQUS的功能。将该模型应用在具体分析实例中,进行了粘合板钻孔加工的数字仿真。使用不同加工参数对两种材料进行钻孔加工仿真,讨论加工参数对刀具轴向力和复合材料分层因子的影响。该模型可以用于粘合板的三维动态有限元仿真分析,为其加工研究提供了参考。     

复合材料板弹簧渐进失效分析与极限载荷预报

基于复合材料细观力学Mori-Tanaka方法,使用Digimat软件预测纤维增强树脂基复合材料宏观弹性常数,建立复合材料细观和宏观力学响应间的耦合关系;考虑了复合材料的制造缺陷,采用逆向回归迭代法对基体材料的弹性常数进行修正;基于ABAQUS软件和Digimat软件耦合的计算平台,在复合材料板弹簧有限元模型中调用Mori-Tanaka细观本构模型,考虑复合材料的细观损伤,引入纤维和基体的失效准则进行宏细观耦合模型渐进失效的数值模拟,实现复合材料板弹簧的极限载荷预报,并通过复合材料板弹簧的极限载荷试验进行了验证。结果表明:复合材料板弹簧的试验断裂位置与模拟预测的断裂位置基本一致,极限载荷试验值与预测值的偏差为5.1%。     

乏燃料干法贮存运输容器用B_4C/Al复合材料板的高温老化和硼酸腐蚀行为

对乏燃料干法贮存运输容器用B4C/Al复合材料板进行了短期高温(480℃×48h)、长期高温(400℃,2 000,4 000,6 000,8 000h)老化试验以及在90℃,2 500mg·kg~(-1)硼酸溶液中的加速腐蚀试验,研究了该复合材料板的老化与腐蚀行为。结果表明:在480℃老化48h后,复合材料板表面局部颜色变暗,尺寸、密度、质量、力学性能无明显变化;在400℃长时间老化后,复合材料板表现出良好的尺寸稳定性和耐蚀性,力学性能的下降在正常波动范围内;在硼酸溶液中浸泡时,复合材料板矩形试样在浸泡4 000h以上时发生轻微局部腐蚀,而包覆试样随着浸泡时间的延长发生局部点蚀,浸泡8 000h时的点蚀较为明显。     

半挂车V型支座边角处罐体局部应力计算

液化气体运输半挂车V型支座边角处罐体的局部应力计算，是把长的V型支座转化为多个符合局部应力计算条件、排列整齐的短支座。短支座由内、外侧板组成，某一侧板边角处罐体的局部应力是由相邻侧板上的线载荷共同作用在该处产生的应力经叠加而求得。求得邻近侧板对罐体作用力在某一侧板边角处产生的罐体局部应力叠加系数后，根据已知V型支座的载荷，计算出半挂车V型支座边角处罐体的局部应力。     

含裂纹复合材料板的应力计算

针对含裂纹的复合材料板，根据非均质各向异性弹性理论和复变函数理论，通过保角映射方法建立精确的边界条件，解决了裂纹的边界条件问题。建立了基于准确边界条件的边界积分方程，对裂纹周围应力在不同的外载荷及不同位置的情况下进行了仿真计算，得到了含裂纹复合材料板裂纹周围应力场的精确解析解。     

基于Tsai-Wu准则的复合材料补强板优化设计

由于复合材料具有优良的抗疲劳性、耐腐蚀性和高比强度等优点,现代直升机机体中大量采用复合材料结构。科学合理地设计复合材料补强板能够有效提高机体结构的剩余强度,对直升机机体设计与修理工作具有重要意义。以三维Tsai-Wu破坏准则为依据,通过建立有限元模型并应用ANSYS软件,对铝合金含裂纹板件胶接修补模型进行了三维有限元建模与仿真计算。结果表明,含裂纹铝合金板通过复合材料补强修补后,能大大提高结构的破坏载荷,且当复合材料补强板与基板的刚度比为1.4~1.8时,补强结构破坏载荷最大。     

二次非线性圆板的1/2亚谐解

计及材料的非线性弹性和粘性性质，研究圆板在简谐载荷作用下的1／2亚谐解，导出相应的非线性动力方程。提出一类强非线性动力系统的叠加－叠代谐波平衡法。将描述动力系统的二阶常微分方程化为在本解为未知函数的基本微分方程和分岔解为未知函数的增量微分方程。通过叠加－叠代谐波平衡法得出圆板的1／2亚谐解。同时，对叠加－叠代谐波平衡法和数值积分法的精度进行比较。并且讨论了1／2亚谐解的渐近稳定性。     

连接结构的孔边强化层对复合材料含孔板失效过程的影响

在实际工程中,复合材料开口孔周围应力集中现象十分严重,使孔边极易发生破坏,且破坏形式多种多样.为提高含孔复合材料板的结构强度,可在孔边铺设一层一定厚度的材料,用来强化含孔板的承载能力.以三维逐渐损伤理论为基础,采用商用软件ANSYS的二次开发语言,建立对复合材料含孔板进行孔边结构强化的模型,在拉伸载荷下对具有强化结构的...     

铝合金及复合材料板开孔损伤分析

分析计算了中心开孔损伤对铝合金板和不同铺层方式的复合材料板承载能力的影响。结果表明：在开孔尺寸一定的情况下，随着板宽的增大，开孔损伤板的应力集中因数减小；随着材料各向异性程度的提高，开孔损伤对板件的应力集中因数和承载能力的影响增大。这一结果在试验中得到证实。     

复合材料修复飞机损伤孔有限元分析

目前,复合材料不仅在飞机结构中得到了大量的应用,而且还应用到飞机受损结构的维修中。本文主要研究复合材料在飞机结构修理中的设计应用。基于有限元方法,在有限元分析软件ANSYS Workbench下,建立飞机复合材料铝合金板胶结修理三维有限元模型,利用复合材料专用模块ANSYS Composite Prep/Post,对复合材料修复的含损伤孔洞的铝合金板的强度、刚度进行数值分析,分析补片长度和厚度对飞机损伤结构修复效果的影响,进而设计出合理的复合材料补片尺寸,使其确保飞机结构安全性的前提下,同时保证了维修的经济性。     

钢夹层板船体结构优化设计及其强度研究

钢夹层板作为复合材料领域的新兴产品，凭借其简单的工艺、较高的强度、稳定的性能、较低的成本等一系列优势，得以应用于驳船、渡轮、散货船等船体结构中，进一步研究和优化意义重大。     

基于群速度校准的超声导波技术及在复合材料缺陷检测中的应用

由于在复合材料板中传播的超声导波具有偏斜效应,使得理论群速度与试验测得的群速度不一致,因此需要对群速度幅值和传播方向进行校准。数值计算复合材料板中超声导波频散方程得到S0模态各个方向的理论相速度频散曲线。运用群速度校准法则对S0模态群速度幅度和传播方向进行修正。校准后的理论群速度与试验测得的群速度较为吻合。试验中采用频率200 kHz的S0模态对碳纤维复合材料板中的模拟缺陷进行检测。结果显示采用校准后群速度和试验测得的群速度可准确定位缺陷,且具有很好的一致性。因此,采用群速度校准法则可有效提高各向异性复合材料结构中超声导波的缺陷定位和识别能力。     

基于轻量化与强度的短纤维复合材料蜂窝三明治板结构多目标优化设计

蜂窝三明治板在结构轻量化中得到了广泛应用,采用具有良好材料性能的短纤维复合材料替换铝蜂窝,能进一步满足轻量化需求.为了短纤维复合材料更好地应用,针对增大蜂窝三明治板抗拉强度要求,提出了一种增大面板与蜂窝粘接面积的结构设计方案.在有限元软件ABAQUS中建立了考虑损伤退化的短纤维复合材料蜂窝三明治板有限元计算模型,验证了设计方案的可行性.为了兼顾力学性能和减重要求,采用基于代理模型和多岛遗传算法的优化方法对蜂窝结构参数进行了多目标优化.分析结果表明,所建立的精细化有限元模型能够模拟三明治板的性能突降行为,基于代理模型高效准确的优化流程,优化后三明治板的面密度相比于优化前降低了30％,强度满足要求.