形状记忆聚合物复合材料及其在空间可展结构中的应用

为提高空间可展铰链的运行稳定性和可靠性,减轻结构质量,研究了碳纤维增强层合复合材料簧片单元的弯曲性能.以衡量簧片驱动能力的应变能、稳态弯矩以及簧片自锁能力的屈曲临界弯矩为力学性能指标.分析了可折叠自展开的簧片单元在弯曲折叠过程中,复合材料铺层角度、铺层厚度和簧片截面半径对各性能指标的影响.研究结果表明：随着复合材料铺层角度的增加,簧片驱动能力增强,但其自锁能力基本不变;随着复合材料铺层厚度和截面半径的增加,簧片的驱动能力和自锁能力均增强;随着材料铺层角度、截面半径的增加,簧片的横截面出现截面变形现象且伴随微小回弹.研究结果对于空间簧片式铰链驱动性能的改进具有一定的参考价值.

     

带状簧片弯曲折叠力学性能敏感性分析

针对空间可展的金属带状簧片弯曲折叠时的弯矩和应变能响应,引进主次因素度分析、Sobol敏感性理论,对簧片的力学性能受自身几何参数影响进行了敏感性分析,并采用Isight软件的数值方法进行了结果验证.综合比较了几何参数对力学性能指标的影响程度,总结了主次因素度分析、Sobol敏感性理论和数值计算3种方法的优缺点.研究结果为指导实际簧片结构设计和参数优化设计提供了一定的参考和依据.     

复合材料层合板热弯曲杂交单元

根据Ｈｅｌｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ原理建立了复合材料层板杂交元,用于层板热弯曲分析。通过选取应力参数,满足了层间剪应力连续和层板表面条件。通过算例验证了本文单元收敛性好、不闭锁和具有广泛的适用性。     

单簧片折叠过程中的力学性能及参数影响分析

采用有限元分析软件ABAQUS对单簧片的折叠过程进行了数值模拟分析,研究了单簧片正反向折叠过程中临界弯矩、稳态弯矩、最大应变能的变化规律,并利用临界弯矩、稳态弯矩、最大应变能等参数作为簧片驱动能力和抗干扰能力的参数指标,研究了截面圆心角和长度对单簧片驱动能力和抗干扰能力的影响.结果表明:随着截面圆心角的增加,簧片驱动能力和抗干扰能力都呈现增强趋势,随簧片长度的增加,其驱动能力和抗干扰能力会有所下降.该研究对于提高空间展开结构的运动精度以及可靠性具有一定的参考价值.     

纤维增强复合材料层合板弯曲挠度

本文采用变尺度法求解承受横向载荷的纤维增强层合板弯曲挠度的优化设计。这是无约束的优化问题，一维索使用０．６１８法，用ＦＯＲＴＲＡＮ语言编制了计算程序。     

多层复合材料层合板弯曲模量的计算

本文给出了对称多层复合材料层合板弯曲模量的计算公式,该公式物理意义明确,使用方便.     

形状记忆合金复合材料层合梁的弯曲

分析了一种形状记忆合金复合材料层合梁在荷载作用和温度改变下梁的曲率k与截面弯矩M及温度T的关系 ,并进一步得到在恒定温度下悬臂梁自由端挠度随外载荷变化的曲线 结果显示该层合悬臂梁具有和形状记忆合金材料相同的超弹性特性     

复合材料梁弯曲的普遍理论

随着现代复合材料及其结构的问世与发展，梁弯曲理论的研究发生了深刻变化。本文导出了复合材料梁考虑湿热作用和剪切影响的最一般的控制方程，在此基础上作适当简化可得目前广泛应用的各种梁理论。     

层状化增韧层合复合材料低速冲击有限元分析

针对低速冲击作用下的层合复合材料,建立了冲击的二维有限元模型.为了提高层合复合材料的抗冲击损伤性能,采用层状化增韧方法,并利用国际通用显式动力分析程序ANSYS/LS-DYNA,对层状化增韧后的层合复合材料在冲击载荷作用下的破坏过程进行了数值模拟,确定了增韧方案,为增韧结构设计和选择性增韧提供了理论依据.     

短纤维增强复合材料的力学性能研究

本文在传统力学基础上建立了短纤维增强复合材料的力学模型,研究了短纤维增强复合材料的力学性能和损伤过程.研究结果表明,短纤维与载荷方向之间的夹角对复合材料的强度影响很大;在复合材料的损伤过程中,纤维/基体的界面可阻滞裂纹扩展,有利于提高复合材料的强度.     

多层钢胶复合材料力学性能试验研究

采用试验方法,探讨了多层钢胶复合材料的力学性能与联合工作特性,验证了多层钢胶复合材料构件截面在弯矩作用下仍符合平截面假定,指出了粘胶层厚度及所处位置对该复合材料的破坏形态和承载力有密切关系．在此基础上,提出了多层钢胶复合材料构件设计方法及相应的计算公式．公式计算结果与试验实测数据较符合,可供参考．     

贴合工艺对篷盖类柔性复合材料力学性能的影响

采用二次通用旋转组合设计,以温度、压力和时间为因子,研究篷盖类柔性材料的贴合工艺,分析其拉伸性能与剥离性能,分别建立断裂强度、断裂伸长率及剥离强度的数学模型。结果表明：温度是影响复合材料最终性能的最显著因素;在温度165℃、压力3MPa、时间160S条件下贴合而成的复合材料综合性能最优。     

Kevlar织物增强复合材料层合板冲击损伤特性研究

采用空气炮实验装置，渗透剂增强的X射线照相法和高强光背射法，对中心受到横向冲击的Kevlar/环氧层合板的冲击损伤情况进行了研究，借助于有限元程序对层合板的应力状况进行分析，计算，讨论了冲击速度，铺层角，弹丸质量变化时材料的破坏机理与特征，其研究的结果对抗弹复合材料的设计与合理使用具有指导意义。     

任意铺层叠层复合材料壳体在考虑横向剪切变形时的有限元分析

在借鉴了清华大学谢志诚教授提出的一个有限元模型后,对复合材料叠层壳在任意荷载下考虑了横向剪切变形时进行有限元的分析.在分析中,通过对壳体的总体刚度矩阵进行量级分析,得到相互解耦的渐进方程.结果得到与三角级数N相关的各广义位移量,最后再将与N有关的所有项叠加即可得到原问题的解.本文所得到的解与一般文献所不同的是,本文不仅给出了薄膜解,而且还给出了剪应力的分布情况.     

碳纤维/锡—铝叠层复合材料的复合工艺研究

采用化学镀方法在纤维表面沉积一层镍,并用锡作为过渡性基体,使浸润锡的纤维与镀有镍层的铝箔叠层热压,最终得到碳纤维/锡—铝叠层复合材料的试件,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察了试件经拉伸、剪切破坏的断面;基体中纤维的分布以及锡、铝与纤维之问的界面区域形貌。     

碳纳米管增强铝基复合材料制备及性能研究

采用真空热压烧结法制备碳纳米管与 SiO2多相增强铝基复合材料,测量复合材料的体积密度,根据其理论密度计算其致密度;再对制得的复合材料进行硬度、抗压强度、抗剪强度等力学性能测试,并观察样品的剪切断口微观形貌,研究 CNTs 对复合材料力学性能的影响。低含量的碳纳米管由于其在铝基体中的分散性及弥散度较好,作为第二相增强相,所制备的铝基复合材料的致密度、硬度、抗压强度与剪切强度均优于高含量碳纳米管增强铝基复合材料。 CNTs 的含量、以及其在铝基体中的弥散度是影响铝基复合材料力学性能的关键因素。     

复合材料层板层间剪切滑移模型

针对复合材料层板层间剪切滑移现象,提出了一种精确的分析模型。位移场采用传统形式,位移变量少,平衡方程简洁,但通过构造剪切变形函数,成功地满足了非滑移界面的连续条件和滑移界面的位错条件,使模型具有很高的精度,还首次导出了各类边界条件下滑移模型的解。     

精确的复合材料层合板有限元模型

基于两个剪切变形函数,建立了精确的复合材料层板有限元模型。本文模型具有一般形式的二维板壳理论的位移场,但能精确满足层板界面的连续条件及板面的载荷条件,同时有限元模型的节点自由度数为确定值,不随层数的增加而增加。数值结果与精确解比较,表明了本文模型的收敛性和高精度。