瞬态冲击载荷下复合材料身管损伤研究

复合材料身管的损伤除了具有传统金属身管的损伤模式外,还包括复合材料层的损伤,金属层与复合材料层间界面损伤;针对该问题,采用有限元法对瞬态冲击载荷下复合材料身管损伤进行数值模拟,讨论影响复合材料身管损伤的因素,主要研究不同结构设计参数对复合材料身管损伤的影响;不同载荷工况下复合材料身管的损伤模式;这些研究对于提高含金属内衬复合材料结构的安全性和寿命,拓展复合材料结构的应用有着重要的意义。     

冲击载荷下磁流变阻尼器的设计与分析

自动武器的后坐阻力直接影响着武器的射击精度.为了改善武器反后坐装置的缓冲减振性能,通过分析自动武器的后坐运动,建立了冲击载荷下磁流变阻尼器的设计模型,确定了阻尼器的结构参数、控制策略,数值分析了在不同磁场强度、后坐速度下阻尼器的特性曲线,并在减振器示功试验台上进行了测试,试验数据表明,磁流变阻尼器具有很好的阻尼平台效应,可有效抑制冲击载荷的作用.研究结果对自动武器的后坐阻力控制提供了有价值的参考.     

复合材料螺栓连接强度与损伤扩展分析

基于ABAQUS建立复合材料层合板螺栓连接三维渐进损伤模型,并通过数值模拟与实验极限强度值的对比,证明模型具有较好的准确度,相对误差均在8%以内。在此基础上,研究螺栓-孔配合精度对层合板螺栓连接强度的影响,并预测其损伤起始到最终失效的损伤扩展过程。结果表明,采用干涉量较小的干涉配合可以提高接头的极限强度;损伤单元由中间铺层向表面铺层扩展,当损伤单元由孔边沿径向扩展至板宽边缘时,层合板最终失效。     

冲击载荷作用下的结构设计方法

从最基本的动力学方程出发,通过一维简化研究了某承受特定冲击载荷的支架的动力学响应问题.通过理论公式与有限元方法相结合提出了在冲击载荷下的支架动强度评估方法,可以方便地用于支架在特定冲击载荷作用下的动强度估算,并推广应用到类似的结构设计当中.     

冲击载荷作用下岩石动态力学性能的数值分析

为研究不同冲击载荷和不同性质岩石的动态力学性能,通过与实验结果的对比分析,验证了数值仿真冲击载荷下应力波在岩石介质中传播特性的可行性,利用显式非线性动力分析有限元程序LS-DYNA,数值模拟了SHPB冲击岩石试件的过程,得到了不同冲击速度下人造岩石的应力-应变曲线,获得了相同冲击速度下几种不同性质岩石的应力-应变关系,结果表明,人造岩石的动态力学特性与应变率有很大关系,岩石的动态力学特性与岩性密切相关.     

不同载荷形式下石灰岩冲击特性的比较和讨论

利用一级轻气炮对石灰岩和围压作用石灰岩靶板进行冲击压缩试验,测得不同冲击速度下的应力-时间信号曲线。通过Lagrange分析方法对应力-时间曲线进行处理,得到了流场中各力学量沿时-空的分布规律,进而得到了材料的应力-应变试验曲线。在试验研究和Lagrange分析的基础上,分析了石灰岩和围压作用石灰岩的动态冲击特性。结果表明:强冲击载荷作用下,围压载荷的加入提高了石灰岩的刚度和延展性,使得材料的抗冲击能力得以提高。     

复合材料结构件的机构连接工艺

讨论复合材料结构件的铆接和螺接工艺的特点，分析机械连接工艺过程中可能出现的缺陷以预防办法，提出机械加接时的机制工艺要求。     

碳纤维复合材料层合板低速冲击损伤特性研究

以碳纤维复合材料层合板为研究对象,针对低速冲击损伤进行落球低速冲击数值模拟与试验研究,用三维Hash-in失效准则与内聚力单元相结合分析3种不同冲击能量下层合板的损伤演化规律,在试验过程中引入数字图像技术(digital image correlation,DIC)对冲击过程进行实时监测.结果表明:碳纤维复合材料层合板的损伤面积随低速冲击能量增加而增大,低能量以基体开裂为主,高能量以基体开裂和分层为主.用DIC技术得到层合板损伤表面应变规律和集中分布区,与数值模拟结果相验证,误差小于5％.     

冲击载荷作用下机构强度可靠性研究

针对冲击载荷作用高应变率材料性能的变化,采用塑性分析与设计的方法,对强度特征值进行了深入研究,得出了初步的结论。以某火箭导弹发射系统插拔机构为应用实例,得出了计算结果,分析了强度可靠性。此例的成功应用,为武器装备冲击载荷下机构强度可靠性的计算提供了重要参考依据。     

某随动系统执行电机冲击载荷强度分析与验证

随动系统作为火炮的重要组成部件,其中执行电机结构强度对火炮性能有很大影响。为满足执行电机冲击载荷强度要求,以某随动系统执行电机为对象,建立有限元模型,通过有限元分析计算发现,执行电机设计结构强度有一定余量。通过冲击试验验证,执行电机状态完好,电气性能工作正常,达到某随动系统的设计要求。该研究结果为执行电机结构和电气性能进一步优化设计提供了仿真分析和试验支撑。     

碳/环氧复合材料的冲击拉伸

该文研究了T300碳纤维单向增强的环氧复合材料,在应变率从10~(-3)/s到10~3/s范围内的冲击拉伸行为.通过对实验数据进行拟合,得出该范围内材料对应变率具有弱的敏感性,表现在破坏强度及破坏应变随应变率增加不显著变化,平均模量几乎不受应变率的影响.分析了试件的几何尺寸效应,讨论了应力波作用对破坏形态的影响以及实验中观察到的拔出现象.从应变率在10~2～10~3/s附近材料行为某些非确定性,指出在更宽范围内了解其性能的必要性.     

含低速冲击损伤复合材料层合板剩余压缩强度预测

为了预测含低速冲击损伤复合材料层合板结构的剩余强度,建立了复合材料层合板结构从冲击到冲击后压缩的全过程分析模型.基于该模型,通过ABAQUS有限元仿真软件,结合Hashin失效准则和Cohesive界面单元,建立了复合材料层合板结构有限元分析模型,完成了低速冲击载荷下的有限元仿真模拟和冲击后剩余强度的有限元预测.通过与试验值对比,仿真结果与试验结果有良好的一致性,所建立模型能够有效进行含低速冲击损伤复合材料层合板结构的剩余强度预测.     

冲击载荷作用下三维空间梁有限变形的运动方程

根据Lee的有限变形弹塑性连续体的最小加速度原理,建立了三维空间直梁在任意横向动力载荷作用下的运动方程,通过与本构方程和由Green应变定义的几何方程相匹配,从而可以描述梁的扭转变形和在两个互相正交平面的弯曲变形问题,因而可对横向冲击载荷作用下的梁进行三维动力分析,也可做为侧向弯扭屈曲分析和计算的基础。     

气锤冲击作用下含螺栓连接组合结构加速度响应研究

为了获得组合结构在高过载环境中的加速度响应规律,进行了气锤过载冲击实验,得到带螺栓连接组合结构不同位置的加速度响应,并使用AbAqUS有限元软件对实验动态冲击过程进行仿真研究,验证了数值仿真的可靠性。利用验证的有限元模型对高过载环境中螺栓预紧力、气锤冲击速度对组合结构不同位置加速度的影响进行仿真分析。结果表明螺栓预紧力较小时,组合结构对加速度“削弱”明显,当1#和2#位置螺栓预紧力达到10 kN和15 kN 时,组合结构对加速度“削弱”作用减小并趋于稳定;初始冲击速度增加,相邻位置加速度差值增加,差值基本呈线性关系,斜率分别为0.02566和0.01357。以上结论为实际工程应用抗过载设计提供参考依据。     

热塑性复合材料纤维缠绕成型中的残余应力分析

提出了一个分析热塑性增强复合材料在纤维缠绕成型过程中的残余应力分析模型.为了减少实际过程中各种现象和因素所带来的非线性影响,该模型由4个子模型构成,包括热、纤维沉降、基体粘性和应力应变子模型.并采用GF/PP进行了试验,与理论计算结果进行了对比分析.     

夹芯复合材料箱形导梁的挠度分析

为了分析夹芯复合材料箱形导梁的挠度,采用理论和数值分析相结合的方法,计算了夹芯复合材料箱形导梁的挠度。将夹芯复合材料箱形导梁等效为等刚度等跨度的各向同性箱形梁,应用初等梁理论计算了考虑剪切变形的箱形导梁挠度。建立了夹芯复合材料箱形导梁的有限元模型,得到了夹芯复合材料箱形导梁挠度的数值解。解析解与数值解吻合良好,说明了夹芯复合材料箱形导梁挠度计算的正确性。     

复合材料身管非线性热弹性有限元分析

针对复合材料身管的热弹性问题,采用非线性有限元方法,建立了复合材料身管非线性热弹性有限元模型,通过对复合材料模拟身管进行非线性热弹性分析,得出了物性参数随温度变化对身管瞬态温度场分布、瞬态热应力和固有频率的影响规律,这些规律为复合材料身管动态热性能设计提供了理论依据。     

复合材料身管的动态冲击响应分析

为探究复合材料身管在火药高压动态冲击下的动力学响应,采用有限元方法对纤维增强金属内衬复合结构的损伤过程进行分析,并引入Cohesive黏结单元表征界面黏结条件。在此基础上,进一步建立了考虑界面黏结特性的复合结构身管动态冲击有限元模型。利用VDLOAD子程序实现了对身管的动态加载,分析了缠绕预应力和脱黏对复合身管应力-应变传递规律的影响,并与实验数据进行了对比分析。结果表明:界面脱黏会破坏结构整体性,影响应力-应变传递规律,大幅降低身管的承载能力,一定的缠绕预应力可以增强复合身管结构的整体性,从而提高其承载能力,而过大的预应力会加快其整体发生损伤。     

复合材料身管热-结构耦合分析与优化

以纤维增强复合材料身管为研究对象,采用有限元方法,建立复合材料身管热-结构耦合分析模型并进行了求解;基于有限元分析模型和优化方法,建立了以复合材料身管质量最轻为优化目标、复合材料身管结构刚强度为约束的优化模型,对各层材料厚度和复合材料缠绕角进行了优化设计,优化方法采用多岛遗传算法和序列二次规划相结合的综合优化策略.优化算例表明,在满足身管强度和刚度要求的条件下,优化得到的复合材料身管设计方案,质量指标得到了很好的改善.