民用飞机复合材料平尾前缘抗鸟撞结构设计研究

鸟撞问题是民用飞机尾翼前缘设计的主要考虑因素.复合材料因其能有效吸收冲击能量而被逐渐应用于前缘结构.本文从材料选取、结构形式权衡、吸能设计等方面来阐述复合材料平尾复合材料前缘抗鸟撞结构设计思路.     

基于Zinoviev理论的含孔复合材料层合板三维有限元渐进失效分析

建立了含孔复合材料层合板的三维有限元模型,以二维Zinovie理论为基础,结合改进的三维Hashin准则,对二维Zinoviev理论进行了简化和拓展,提出了适用于三维模型的刚度退化方案,完成了对层合板的渐进失效分析。从纤维失效、基体失效、分层失效三个方面讨论了层合板在拉伸载荷作用下的失效过程,并预测了层合板的拉伸极限强度及破坏模式。数值模拟结果与试验基本吻合,验证了所提出退化模型的正确性。     

复合材料层合板雷击损伤数值模拟研究

复合材料导电性差,雷击损伤严重危及到复合材料飞机结构安全。研究建立了复合材料层合板雷击损伤数值模拟的三维有限元模型。首先给出雷击电流作用下复合材料层合板的热-电耦合控制方程,然后建立基于层合板温度分布的单元失效和材料热电性能衰减准则,通过ABAQUS有限元软件的热电耦合分析模块中添加用户子程序USDFLD实现复合材料层合板雷击损伤数值模拟。预测结果与试验结果对比表明,该模型可准确预测复合材料层合板雷击损伤的损伤形状、面积和深度。     

复合材料层合板静压痕试验及全过程数值分析

复合材料层合板在静压痕力作用下主要发生层间分层、基体开裂、基体压缩破坏、纤维断裂和纤维压坏这几种损伤模式。本文利用ABAQUS有限元程序,对在静压痕力作用下的复合材料层合板建立一个基于Hashin强度准则的全过程模型,并对各层各单元进行损伤演判。利用有限元模型对碳纤维NCF材料层合板在静压痕力作用下的荷载-位移曲线进行预测,并模拟层合板的损伤全过程,以及预测凹坑深度与静压痕力的关系曲线。对层合板进行静压痕试验,测试复合材料层合板在静压痕力作用下的荷载-位移曲线,并在试验过程中用凹坑深度仪测量层合板的凹坑深度。将数值模拟与试验结果比较,两者结果较为吻合。     

复合材料加筋层合板准静态压痕实验研究及数值分析

利用ABAQUS有限元程序所建立了一种基于用户子程序USDFLD和Hashin强度准则的复合材料损伤计算模型,用该模型对复合材料加筋层合板在静压痕力作用下主要发生的纤维拉伸破坏、纤维微屈破坏、基体拉伸破坏、基体压缩破坏、层间拉伸破坏、层间压缩破坏这几种基本损伤模式进行分析。对复合材料加筋层合板在静压痕力作用下进行损伤全过程数值研究,利用该有限元模型预测复合材料层合板静压痕力作用下的荷载-位移曲线以及凹坑深度与静压痕力的关系曲线。数值仿真与实验结果吻合较好,表明该损伤模型方法的可行性。复合材料层合板加筋后拐点处的凹坑深度明显加大,达到0.84mm。通过对加筋板的刚度和强度失效规律的分析,为进一步的复合材料格栅加筋结构(如飞机结构中复合材料后压力框)的性能分析提供参考。     

复合材料层合板冲击损伤剩余强度分析

民用飞机复合材料结构设计时必须考虑复合材料层合板的冲击损伤.通过试验测量和数值模拟两种方法分析碳纤维增强复合材料层合板低速冲击损伤后的剩余压缩强度,试验采用标准试验规范进行测量,数值模拟分析采用层内渐进损伤模型和层间Cohesive模型模拟分析层合板冲击损伤以及剩余压缩强度.数值模拟与试验结果对比表明,该数值模拟分析方...     

复合材料层合板损伤容限敏感性参数研究

本文针对碳纤维增强复合材料层合板冲击下的损伤容限参数敏感性进行分析.对复合材料层合板损伤容限的影响参数、纤维角度、铺层顺序、层合板厚度、冲击速度和冲击角度等进行冲击损伤仿真,采用蔡-吴强度准则评价层合板冲击的剩余强度,并对各参数影响的敏感性排序,确定纤维角度和铺层顺序为复合材料层合板冲击下损伤容限的敏感参数.     

含预置分层复合材料层合板低速冲击损伤分析

以T300/QY8911碳纤维复合材料层合板为研究对象,利用三维Hashin失效准则对层内损伤进行预测,引入Cohesive界面单元模拟层间分层破坏,使用Camanho刚度退化准则确定材料参数退化方案,并编写了用户材料子程序Vumat,利用ABAQUS软件对预置不同分层损伤复合材料层合板低速冲击过程进行了数值仿真模拟。在冲击载荷作用下研究层合板的动力学响应,得到不同预置分层对层合板总分层损伤面积的影响,同时分析了冲击过程中冲击点位移随时间变化的规律。结果表明：预置分层位置离层合板中间层越远,层合板抵抗冲击承载能力越弱。预置分层的分层数目越多,层合板的刚度越低,层合板抵抗冲击承载能力越弱。在预置分层的两侧,层间分层损伤面积呈塔状分布。含预置分层层合板受到冲击时,预置分层对分层损伤的扩展具有一定的抑制作用。     

含分层损伤复合材料层合板的屈曲特性研究

本文利用有限元方法,对压缩载荷作用下含各种形状脱层损伤的复合层合板的屈曲模态和载荷进行了研究。对不同的脱层损伤尺寸,层合板分别有整体,混合和局部三种屈曲模态,穿透脱层和埋藏脱层的层合板其临界载荷的变化规律是相同的。     

复合材料结构耐撞性能的数值模拟研究

本文研究了复合材料结构耐撞性能数值模拟的策略和方法,包括接触-碰撞有限元理论、复合材料层板缓冲吸能模型和薄弱单元,并在DYNA3D(研究版)软件中加入了复合材料板缓冲吸能模块.采用改进后的程序对波纹梁盒段的坠毁过程进行了数值模拟,并将正面坠毁的数值模拟结果与试验结果进行了比较.结果表明本文采用的理论和有限元模型是合理可行的,同时还对波纹梁盒段斜碰撞的情况进行了数值模拟.本文所提出的方法为复合材料结构的耐撞性设计分析提供了一种有效的工具.     

基于红外热成像检测的飞机复合材料冲击试验研究

飞机复合材料的抗冲击能力是其重要的性能指标之一.本文通过对飞机复合材料结构常见冲击损伤源的研究,严格按照相关标准设计制作了冲击试件,并采用自由落体冲击试验方法和红外热成像检测技术手段,模拟分析了飞机复合材料结构的典型低能冲击损伤,研究得出了其主要损伤形式和特点.     

冲击损伤下航空复合材料修复技术研究进展

先进复合材料在航空领域的广泛应用,尤其是在主承力结构方面的应用,对复合材料维护和修理工作提出了新的、更加迫切的要求。复合材料结构具有各向异性和非均质性的特点,对分层损伤和层间断裂十分敏感,此类损伤会造成复合材料结构强度和性能的大幅降低,进而对航空飞行器的结构安全造成灾难性的后果。冲击载荷正是导致此类损伤的最大威胁,因此,对复合材料结构的冲击损伤规律及其修复技术的研究成为近年来的热点和难点。从冲击损伤评估、无损检测和修复技术三方面综述了当前国内外的主要研究进展,展望了冲击损伤下航空复合材料修复技术的发展前景。     

复合材料拐角的抗冲击性能实验研究

由于树脂基复合材料层合板对冲击作用比较敏感,因此,在使用过程中受到低能冲击时,极易产生不可见损伤,造成复合材料在强度和刚度上的损失,严重威胁结构的安全使用性。本文借助四点弯曲实验分别对五种不同铺层的乙烯基树脂/玻纤复合材料拐角在不同能量冲击后的弯曲刚度衰减进行了测试,讨论了不同铺层和冲击能量对复合材料拐角抗冲性能的影响。研究结果表明,随着冲击能量的增加,冲击损伤越明显,剩余弯曲刚度越低,各种铺层冲击破坏面积与刚度下降呈现基本一致的趋势;相邻铺层的铺层角相差越小,复合材料拐角的弯曲刚度越大,冲击后弯曲刚度损耗越小,[45°/0°/-45°/90°]铺层的冲击后刚度损失率最低,正交铺层的试样组抗冲击性能最差。     

FBG监测层合板低速冲击损伤研究

玻璃纤维复合材料在外界冲击载荷下发生分层损伤,对后续结构的安全使用造成影响。通过布拉格光栅传感器(FBG)对真空辅助成型的层合板在低速冲击载荷下的响应情况进行了监测,分析了不同厚度方向上层合板应变变化,并与层合板的损伤情况进行了对比。结果表明,波长的变化可以有效反映层合板的应变情况,波长差值可以反映层合板内部的损伤情况;FBG在多次冲击后仍具有良好的监测性能,可用于层合板的长期在线监测,为FBG监测层合板低速冲击损伤提供了依据。     

碳纤维复合材料强度的有限元模拟

碳纤维复合材料在工业上的应用越来越广,但对其材料性质的研究还远不充分。为了节省试验经费,应在进行必要试验的同时对碳纤维复合材料的性质进行模拟计算。本文针对一标准试验,利用ANSYS软件的节点耦合技术和接触分析技术分别对某碳纤维复合材料制成的NOL环进行了拉伸破坏载荷下的强度计算,给出NOL环上各点的周向应力。结果发现,这两种模拟方法与试验值的误差分别为23.6%和5.6%,表明接触分析技术比较精确。     

FRP层合板低速冲击损伤特性研究现状与展望

纤维增强复合材料层合板(FRP)由于具有比强度高、比模量高、可设计性强等特性,在工程领域得到越来越广泛的应用。但是低速冲击造成的损伤对层合板力学性能的影响非常显著,导致其强度和刚度下降。本文针对近年来纤维增强复合材料层合板低速冲击作用下的损伤研究进行了综述和回顾,重点介绍了试验研究方法、模拟计算研究方法、FRP层合板损伤性能表征方法,并对有待于进一步研究的问题进行了展望。     

聚合物基复合材料用于人体装甲防护的研究,应用及其发展

聚合的基笔合材料在人体装甲防护上的应用正在不断拓展,本文介绍了几种典型的人体装甲防护材料,以及材料受弹丸冲击后的冲击损伤特性,影响冲击损伤的因素,并指出了今后人体装甲防护系统的发展趋势。     

Ni—LDPE复合材料的研究

报道了Ni-LDPE复合材料中镍粉含量对材料的导电性及力学性能影响的研究结果。实验表明,在低密度聚乙烯中加入片状镍粉以后,随着镍粉含量的增加,导电性上升,但力学强度先上升后下降。在镍粉体积分数为8％～15％时,电阻率急剧下降,然而力学强度仍然上升,直至达最大值后才急剧下降。这说明,在此期间镍粒子之间巳能充分接近、接触,形成导电通路;但是,如果聚乙烯份量太少,镍粒子被润湿、粘结不充分时,力学强度就会恶化。总之,复合材料的结构对其导电性及力学强度同时产生强烈的影响。     

防弹无纬布复合材料的现状

本文简要介绍了个体防护用无纬布(UD)复合材料的防弹机理、成型工艺,着重对国内外防弹无纬布的产品规格、材料结构、防弹性能等方面进行了对比研究.通过分析,目前国内无纬布产品与国外仍有较大差距,国内企业应提高自主创新能力,缩小与国外产品差距.     

脆性夹心复合材料层合板冲击损伤研究

通过冲击损伤试验，揭示了脆性夹心复合材料层合板的损伤机理，并提出了用于此类结构材料剩余强度预测的一套工程计算方法。