FRP泡沫夹芯管轴压极限承载力试验研究

纤维增强树脂基复合材料泡沫夹芯管在较少提高承压试件重量的前提下较大地提高了承压试件的稳定性。为进一步了解设计参数对复合材料泡沫夹芯管轴压力学性能的影响,对四组复合材料泡沫夹芯管试件进行了轴压静载试验。结果表明,复合材料内外管纤维铺层组合对夹芯管轴压极限承载力及破坏模式有很大影响;不同的纤维铺层组合可使夹芯管的破坏模式由脆性破坏转为延性破坏;聚氨酯泡沫芯层密度在0.15~0.45g/cm3时对夹芯管轴压极限承载力的影响不大,通过试验得到了不同设计参数对复合材料泡沫夹芯管的轴压极限承载力的影响规律。     

夹芯复合材料力学性能分析方法对比

采用真空导流成型工艺制备了芳纶/玻纤—泡沫夹芯复合材料,并对其力学性能表征方法进行了研究分析,其表征方法主要包括力学性能测试和有限元数值仿真分析。通过样品的力学性能测试和对样品进行建模仿真分析得出:两种力学性能表征方法的分析结果误差在8%以内,验证了有限元数值仿真分析的可靠性;此外,将有限元分析技能应用于产品的开发过程,可实现产品研发由传统的"经验指导实验"模式向"理论预测、实验验证"新模式转变,在新产品的应用上取得突破,实现缩短研发周期、降低研发成本的目标。     

缝合增强泡沫夹芯结构复合材料力学性能研究

采用机械缝合设备连续制备了"X"型构型缝合增强泡沫夹芯结构预成型体,并采用真空导入模塑工艺(VIMP)整体成型了缝合增强泡沫夹芯结构复合材料。实验研究了面板纤维布层数、面板纤维布穿透缝合层数、缝合角度、缝合针距及纱线股数对缝合增强泡沫夹芯结构复合材料弯曲性能和平压性能的影响规律。实验结果表明:与未缝合结构相比,缝合结构在质量未明显增加的情况下,弯曲性能和压缩性能得到了显著提高,其弯曲刚度最大提高了4.66倍,破坏载荷最大提高了13.8倍;压缩强度和压缩模量最大分别提高了26.2倍和15.2倍。     

复合材料圆柱壳在轴压下的屈曲性能研究

航空、航天飞行器复合材料舱段的结构设计中,受轴向压缩载荷的复合材料圆柱壳体结构的稳定性是非常关键的问题之一。有时该载荷与其发生结构破坏的静载荷比较起来要小得多,结构破坏表现为明显的屈曲破坏特征。合理的设计使得屈曲载荷与强度设计的安全裕度相当,从而提高整体复合材料舱段的结构效率。通过对复合材料圆柱壳体的理论分析介绍,有限元分析,总结出适合于复合材料圆柱舱段的失稳的波形及失稳载荷,为后续的设计提供支撑。     

飞机复合材料夹芯结构的粘接修补技术

1　前言复合材料夹芯结构以其比强度、比模量高 ,可设计性和抗疲劳、减振性能好等特点 ,已被越来越多地应用于现代高性能飞机结构 (如雷达罩、腹鳍、方向舵、鸭翼等部件 )中。然而 ,该结构自身的抗冲击能力较弱 ,所以飞机在使用过程中 ,一旦受到外来物的撞击 ,易产生分层、凹陷、非穿透破孔等损伤。为了尽快修复损伤 ,我们采用粘接技术 ,在不拆卸损伤构件的情况下 ,对非穿透破孔损伤进行修补 ,其效果比较理想。2　复合材料夹芯结构的修补要求飞机上使用的复合材料夹芯结构由面板和夹芯组成。面板为层压板 ,材料为玻璃纤维、碳纤维或Ｋｅｖｌ…     

缝合增强泡沫夹芯结构复合材料的制备与性能

为满足夹芯结构复合材料耐压和轻量化的要求,采用真空导入模塑工艺一体成型缝合增强泡沫夹芯结构复合材料,考察了缝合间距、缝合纤维柱直径对夹芯结构复合材料性能的影响。结果表明:缝合纤维柱的纤维体积分数控制在45%～47%范围内时,真空导入模塑工艺制备的缝合增强泡沫夹芯结构复合材料树脂浸润缝合纤维柱质量均匀,缺陷最少。缝合间距增加1倍,平压模量降低65.7%,平压强度降低54.3%;缝合纤维柱直径增加,平压模量和平压强度显著增加,且平压模量大致与纤维柱直径的平方成正相关关系。缝合增强后,夹芯结构平压模量最大增加了9.2倍,平压强度增加了3.9倍。缝合增强泡沫夹芯结构的失效依赖于缝合增强方式,主要有泡沫开裂失效和纤维柱失效两种失效模式。     

锥壳容器缠绕线型研究

从缠绕线形稳定性方面研究了锥壳模具表面落纱点与绕丝嘴姿态的最佳对应关系；确定出对应于稳定缠绕纤维轨迹的五轴缠绕机相互协调运动的规律。     

矩形FRP-钢复合管混凝土短柱的轴压试验研究

本文通过9根矩形FRP-钢复合管混凝土短柱的轴压试验,研究截面倒圆角、FRP类型、FRP层数对其轴压性能的影响。研究结果表明,对于矩形FRP-钢复合管混凝土短柱,倒圆角可改善其截面角部的应力集中效应,改善FRP在截面角部的受力,提升FRP的增强效果;FRP约束能够延缓和抑制钢管的局部屈曲,相对于钢管混凝土对比柱,FRP-钢复合管混凝土柱的承载力和延性均有显著提高;对比不同FRP类型,CFRP对承载力及屈服后刚度的提高优于BFRP。     

冲击位置对三明治型复合板材冲击性能的影响分析

釆用高强低伸工业涤纶为原料,加工织造了机织间隔织物,对间隔织物空间进行泡沫填充,面层与树脂进行复合,制成了三明治型复合材料板材。测试了冲击位置不同时复合板材耐冲击性能和冲击前后板材的侧压性能,分析了冲击位置对三明治型复合板材耐冲击性能的影响。结果表明,相同冲击能量作用下,冲击位置不同时,复合板材的表观破坏和冲击后侧压性能均有差异。在间隔织物规格相同的情况下,冲击位置在接结点处的板材表观冲击损伤大,但冲击发生在接结点处的板材受冲击后,所能承受的侧压载荷相对较大。     

玄武岩纤维-箍筋复合约束混凝土柱的轴压试验研究

通过21根圆形截面玄武岩纤维(BFRP)-箍筋复合约束混凝土柱的轴压试验,研究玄武岩纤维层数、箍筋的间距对约束混凝土柱的轴压性能影响。试验结果表明,玄武岩纤维-箍筋复合约束混凝土的轴压性能明显优于单一材料(玄武岩纤维或箍筋)约束的混凝土,随着玄武岩纤维层数的增加以及箍筋间距的减小,玄武岩纤维-箍筋复合约束混凝土试件的承载能力和变形能力有效提高。玄武岩纤维-箍筋复合混凝土试件的应力-应变曲线可分为弹性阶段、过渡阶段、强化阶段及残余阶段4个阶段。基于本文及相关文献的试验研究结果,提出纤维-箍筋复合混凝土圆柱的承载能力计算模型,对比表明该模型与试件结果吻合较好。     

复合材料螺旋缠绕圆筒壳轴向压缩性能有限元分析

本文利用ANSYS有限元软件建立了带有和不带有端部加强层的复合材料螺旋缠绕圆筒壳有限元模型,分析了在一定的压缩载荷和不同缠绕角度下这两种圆筒壳的轴压模量,研究了带有端部加强层圆筒壳的径向位移和层间剪应力分布规律并预测了其破坏形式。     

复合材料夹层结构在汽车上的应用

本文介绍了复合材料夹层结构的特点及其在汽车上的应用。     

GRIP管混凝土组合结构压弯构件非线性全过程分析

本文应用细观力学、经典层板理论、平截面假定、FRP约束混凝土本构模型及数值积分对GFRP管混凝土组合结构压弯构件进行了非线性全过程分析。通过理论计算发现GFRP管混凝土组合结构能有效地提高构件的承载力，且构件具有良好的变形能力。FRP壳体参与承载且有效地约束混凝土的变形，显著提高核心混凝土强度和变形能力。文中讨论了轴压比、长细比、径厚比、混凝土强度等级、纵筋配筋率、铺层角变化对极限水平荷载和极限水平位移的影响，从而得到了一些有益的结论。     

GFRP管混凝土组合结构压弯构件非线性全过程分析

本文应用细观力学、经典层板理论、平截面假定、FRP约束混凝土本构模型及数值积分对GFRP管混凝土组合结构压弯构件进行了非线性全过程分析。通过理论计算发现GFRP管混凝土组合结构能有效地提高构件的承载力,且构件具有良好的变形能力。FRP壳体参与承载且有效地约束混凝土的变形,显著提高核心混凝土强度和变形能力。文中讨论了轴压比、长细比、径厚比、混凝土强度等级、纵筋配筋率、铺层角变化对极限水平荷载和极限水平位移的影响,从而得到了一些有益的结论。     

三种复合材料夹芯结构在弯曲载荷下破坏行为研究

制备了帽型、泡型、工字型三种夹芯结构复合材料,研究三种夹芯结构在弯曲载荷下的响应行为,并利用有限元的方法研究夹芯结构在弯曲载荷下Von-Mises应力分布,利用Tsai-Hill屈服准则判定有限元模型的屈服情况,观察发生屈服的区域。结果表明,帽型夹芯结构具有最大的弯曲刚度与抗弯强度。三种夹芯结构发生破坏的区域不同,帽型夹芯结构破坏主要出现在压头区域、上面板的压头边缘区域、芯子压头正下方的拐角处;泡型夹芯结构破坏出现在芯子支撑区域;工字型夹芯结构破坏出现在下面板支撑区域。     

复合材料夹层梁受弯破坏模式试验与理论分析

本文对不同芯材、不同高跨比的轻质复合材料夹层梁进行了试验研究.通过对夹层梁的各种破坏模式进行分析,研究了夹层梁的破坏模式与荷载、材料基本力学性能、几何参数的关系,并在此基础上绘制了夹层梁破坏模式图,预测了夹层梁的破坏模式.试验结果与理论分析吻合较好,夹层梁设计参数变化会引起破坏模式的相应改变.