三维编织复合材料冲击实验与分析

三维整体编织复合材料的冲击力学性能对于航天结构设计具有重要意义。采用国防科技大学的轻气炮对三维整体编织结构复合材料进行了高速对称碰撞实验和弹丸穿靶实验，给出了冲击实验方法和实验结果。结冲击实验结果进行了分析，结果可供工程设计部门使用参考。     

复合材料称重结构的数值模拟与试验研究

复合材料称重结构耐腐蚀、抗疲劳性能优于金属称重结构.根据复合材料秤体铺层工艺,加载条件,在有限元软件中对结构进行数值模拟.通过与静态加载试验的对比分析,调整数值模型,建立一种数值模拟方法,可以准确地对复合材料秤体加载后的应力、应变分布情況进行准确预报.     

超韧性水泥基复合材料圆管横向压缩吸能特性

以公路护栏吸能特性为背景,对超韧性水泥基复合材料制成的圆管试件进行抗压吸能试验,研究不同配合比下各试件的抗压强度和荷载与变形能力的关系,研究纤维掺量对试件抗压强度的影响以及变形破坏和吸能特性,选出最适合的纤维掺量与配合比。试验结果表明：合理的配合比和纤维掺量使超韧性水泥基复合材料制成的圆管具有较高的抗压强度和良好的吸能能力。     

低速冲击下复合材料层合板的损伤过程模拟

运用一种精度较高的高阶位移位模型复合材料层合板的应力分析，在分层损伤处采用沿厚度分段抛物线插值的方法拟合横向剪应力，运用该方法进行冲击损伤过程的计算，可以不用重新生成网格，并能计算多个分层同时扩展的情况，最后，将计算模拟结果与献的实验数据进行比较，说明了本方法正确和有效性。     

含温湿效应的复合材料风机叶片的破坏

针对复合材料风机叶片在温湿环境下的早期失效问题,采用有限元数值模拟方法研究了考虑了风载荷和温湿载荷共同作用下叶片的逐步破坏行为和破坏机理。将风机叶片简化为悬臂梁模型,进行了三维建模,对蒙皮、腹板和主梁均采用板壳单元进行离散,分别讨论了在不同温度及湿度条件下,环境因素对复合材料风机叶片材料性能的影响,并分析了叶片刚度、强度的变化及破坏情况。同时引入基于应变分布的三维Hashin失效准则,利用有限元分析软件ABAQUS对风机叶片进行刚度和破坏分析,讨论了风载下复合材料风机叶片的逐步破坏行为以及温湿载荷对风机叶片强度和刚度的影响。分析结果表明,高温湿润的环境对复合材料风机叶片材料性能影响很大,导致叶片的强度和刚度均有不同程度的降低。     

非完善界面复合材料的损伤界面能研究

根据能量法求出地非完美界面复合材料应变能表达式，定义了损伤界面能。分别计算了体变所引起的损伤界面能密度与夹杂内应变能密度的比值和畸变引起的两者比值。发现这两个比值正是文献［８］中所定义的两个无量钢因子α１和αＧ。这就为αｋ和αＧ赋与了新的物理含义，从而揭示了非完善界面复合材料宏观模量随αｋ、αＧ增大而减小的物理本质，即操作界面能越大刚度越小。本末给出了常见夹杂形状的αｋ、αＧ因子公式。     

AFRL对薄壁复合材料进行声疲劳和冲击试验

美国空军实验室（AFRL）与诺斯罗普·格鲁曼公司签署了一个商业试验协议，对具有中空（蜂窝）结构的薄壁复合材料进行声疲劳和冲击试验。此材料有可能用于F-35联合攻击战斗机（JSF）的进气道结构。     

正交复合材料层板冲击拉伸力学性能研究

以CFRP和GFRP 2种复合材料为例,研究正交复合材料在冲击载荷作用下的拉伸力学性能。首先,介绍了Hopk inson杆冲击拉伸实验设备以及实验技术,对实验中涉及的试件连接技术问题进行了分析讨论,并提出了相应对策。推导了应力、应变的计算公式。对CFRP、GFRP层合板进行了冲击拉伸实验研究,得到不同加载率下2种层板的应力-应变(σ-ε)曲线,以及断裂强度、拉伸模量、断裂应变随加载速率的变化规律,以期对复合材料层板在冲击拉伸情况下动态力学行为和变形、破坏机理获得初步认识。     

复合材料层合板低速冲击及其剩余压缩强度

为了研究冲击能量对层合结构冲击性能及吸能特性的影响规律,本文主要采用不同冲击能量作用下的复合材料层合板低速冲击性能及其剩余压缩强度的研究方法.通过低速冲击实验,研究了冲击能量对复合材料层合板的损伤影响.通过准静态压缩试验,较好地分析冲击能量对试件的压缩剩余强度的影响.     

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.     

复合材料负泊松比结构的冲击力学性能

设计了一种面内二维、空间三维的碳纤维复合材料负泊松比结构,并对其在不同冲击速度(单层板)、不同冲击位置(单层板)、不同冲击层数情景下的冲击性能进行了有限元分析.单层板不同冲击速度的仿真结果表明:碳纤维复合材料负泊松比结构的中低速抗冲击效果优于高速冲击情况,表现为低速时发生弯曲变形和回弹现象,高速时直接发生穿透,出现压碎...     

玻璃球冲击破碎的二维MCA数值模拟

用可移动元胞自动机数值模拟方法(MCA)对典型脆性材料玻璃球进行了二维数值模拟。将玻璃球不同角度靶板冲击破碎模拟结果与国外相关文献进行了对比,同时还将玻璃球落锤冲击破碎模拟用于解释部分实验现象结果表明,MCA方法用于冲击破碎模拟是可行的,数值模拟的破碎过程对玻璃球冲击破碎机理研究具有一定的指导意义。     

复合材料层合板低速冲击后剩余压缩强度研究

应用有限元显式算法计算层合板冲击后压缩强度(CAI值)。建立实体单元与cohesive界面单元相结合的层合板有限元分析模型。首先进行层合板受离面低速冲击中损伤过程的数值模拟,再以该步分析结果(损伤状态)作为初始损伤,进行面内压缩下层合板破坏过程数值模拟。从而实现了层合板从冲击损伤到冲击后压缩破坏的全过程分析。模型应用面内和层间损伤逐渐累积的算法。通过不同加载速率下的分析,考察了显式算法在准静态CAI计算中的可用性。冲击损伤特征、冲击后压缩破坏特征及CAI的计算值与试验结果有良好的一致性,表明文中所采用的模型、算法与损伤处理方法是合理的。     

颗粒材料冲击破碎的二维数值模拟

通过移动元胞自动机法(MCA)对颗粒材料冲击破碎的二维数值模拟得到了不同时刻材料破碎的网格图和温度场,并与国外的相关数值模拟及光弹实验结果进行了比较,较好地反映出颗粒材料在冲击载荷作用下的破碎过程,解释了滑石块体、玻璃球在落锤冲击破碎实验中得到的部分实验现象.     

弹性冲击头横向冲击问题的计算方法

本文提出一种具有弹性冲击头的横向冲击问题的计算方法。     

碳纤维织物增强复合材料的冲击响应特性

采用一维平面应变加载实验技术及拉氏分析方法 ,研究了二维碳纤维织物增强复合材料在高速冲击载荷作用下的宏观动态响应特性 ,得到了该材料在高速冲击载荷作用下流场内应力σ ,质点速度u ,密度 ρ ,应变ε ,及应变率ε· 等参量随时间及空间的变化规律 ,获得了该材料较全面的宏观动态力学响应信息 .结合冲击动力学理论 ,对该材料在高速冲击载荷作用下的响应特征进行了分析和讨论     

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。     

非完美界面复合材料的损伤界面能研究

根据能量法求出的非完美界面复合材料应变能表达式,定义了损伤界面能。分别计算了体变所引起的损伤界面能密度与夹杂内应变能密度的比值和畸变引起的两者比值．发现这两个比值正是文献[8]中所定义的两个无量纲因子αt和αG。这就为αk和αG赋与了新的物理含义,从而揭示了非完美界面复合材料定规模量随αk、αG增大而减小的物理本质,即损伤界面能越大刚度越小。文未给出了常见夹杂形状的αk、αG因子公式。     

复合材料盒段弯曲试验与数值研究

为了确定垂直尾翼承力盒段与机身连接形式,并获取两种方案所构成盒段的力学性能数据,对垂直尾翼承力盒段进行了弯曲试验,得到了壁板上的应变分布状态。应用有限元软件ANSYS建立了垂直尾翼承力盒段的有限元模型,通过分析计算得到了盒段的弯曲极限载荷和壁板的应变云图。分析数值模拟结果与试验结果,比较了两种盒段在弯曲载荷作用下的力学性能。载荷达到极限载荷的50%之前,盒段根部的载荷-位移曲线和蒙皮上的载荷-应变曲线均呈线性关系。通过比较数值模拟结果和试验结果,验证了数值模拟的可行性。     

水雾/蒸汽相变冲击冷却的数值模拟

利用ANSYS-CFX软件对T.Wang等人实验研究的水雾/蒸汽相变冲击冷却系统进行了数值模拟.并与蒸汽单相冲击冷却数值计算结果进行比较,数值研究水雾对冷却的强化作用.相变计算过程中,蒸汽作为连续相,直径为5 μm的水滴作为离散相;水滴在接近高温壁面过程中吸收汽化潜热,发生相变,变为水蒸气,以此达到强化冷却的作用.数值分析结果与实验数据比较接近,壁面加热热流为3 000 W/m2,加入4%浓度水滴的结果表明,由于水雾的作用在滞止点附近热传导系数比蒸汽单项冷却提高130%左右,在远离滞止点区域冷却效果减弱,在距离滞止区6倍喷射宽度时,冷却效果减少到可以忽略的水平;水滴的汽化吸收的热量对于冷却作用的贡献比较大.