碳纤维平纹机织复合材料低速冲击及冲击后压缩性能多尺度分析

构建了多尺度模型对碳纤维平纹机织复合材料低速冲击及冲击后压缩性能进行预测分析,该多尺度模型包括微观、细观和宏观模型三部分.构建碳纤维基体的微观代表性体积单元模型,用于预测纤维束等效力学参数.根据平纹机织复合材料内部几何构型及求得的纤维束等效力学参数,构建纤维束基体的细观单胞模型,并通过周期性边界条件对其施加不同...     

玻璃纤维增强摩擦材料冲击压缩性能研究

研究了玻璃纤维增强摩擦材料的冲击压缩性能，并与铁基粉末冶金摩擦材料进行了对比；实验结果表明：玻璃纤维增强摩擦材料具有良好的抗压缩和抗冲击性，磨损率较低；且前者的压缩强度比后者高2．75倍．冲击韧性高2．1倍。微观分析发现：压缩后纤维增强材料内部结构比较稳定，断面平整；铁基材料硬质颗粒明显突起．断面凹凸明显。冲击后纤维增强材料内部出现撕裂、抽拉痕迹；铁基材料发生脆性断裂。     

含离散源损伤Z向增强复合材料加筋板压缩特性研究

以含穿透中央筋条的切口模拟离散源损伤,对无增强、Z-pin增强、改进锁式缝合增强、Tufting缝合增强复合材料加筋板进行轴向压缩试验,研究含离散源损伤Z向增强加筋板的损伤扩展模式与破坏特征。结果表明,壁板和筋条间的Z向增强有效控制了壁板与筋条的脱粘,提高了加筋板的屈曲载荷。切口前端的分层只引起局部的屈曲,沿切口方向未切断筋条的断裂和壁板边缘的突然压溃导致加筋板的最终破坏。三维有限元渐进损伤分析结果显示,选用Hashin判据作为失效判据,可以很好地模拟含离散源损伤复合材料加筋板的轴向压缩渐进损伤过程。采用线约束模拟壁板与筋条翼缘之间的Z向增强是合理的,线约束的引入在损伤扩展至筋条下方壁板区域后有效控制了损伤的扩展。     

采用簇绒法缝纫的复合材料层压板抗冲击损伤性能研究

旨在对采用簇绒法缝纫的复合材料层压板的抗冲击损伤性能进行研究,分别采用碳纤维缝纫线和玻璃纤维缝纫线,利用簇绒法缝纫技术对干纤维铺层进行缝纫后,利用真空注射固化技术加工复合材料层压板,最后通过试验对比两种缝纫线在碳纤维复合材料基板中的抗损伤性能。所有试验均按照英国航空复合材料统一试验标准(BS ISO18353:2009)进行实施,并利用C扫描和截面显微照片等技术手段进行分析,最终给出试验结论。此系列板材的损伤特性,如损伤面积、损伤分布、冲击后压缩强度等均被用来评估簇绒法缝纫方式(Tufting)如何且在多大程度上影响抗损伤性能。结果显示,簇绒法缝纫是一种高效提高层压板抗损伤性能的方法,可以使冲击后压缩强度的提高30%以上。     

复合材料层压板低能量冲击后剩余抗压强度的工程估算

为了确定复合材料层压板在受冲击后是否需要修补，提出了一种适合工程应用的复合材料受低能量冲击后剩余抗压强度的估算方法，将Nuismer-Whitney针对带孔板剩余抗压强度的平均应力准则以及特征长度的概念应用到受冲击损伤结构，对已有多种材料体系的层压板受冲击后的抗压强度的试验与分析值进行比较，结果吻合得较好，并且可以作为剩余强度的下限。这里的特征长度比用开孔板压缩所得到的特征长度参数大，是一种推广的特征长度。     

复合材料加筋壁板修理后压缩性能试验研究

由于机翼为主承力结构,蒙皮修理主要采用机械连接修理方式。本文针对民机复合材料机翼上蒙皮壁板结构的离散源损伤开展了修理方案设计、试验验证及分析研究。首先,根据损伤类型和上蒙皮壁板的传载特性,设计了机械连接金属补片修理方案,并制造了包括损伤和损伤修理两类试验件,进行了试验验证,修理后承载能力提高了133%,能够满足一般民机复合材料机翼蒙皮设计许用应变的要求。但该修理方法使得试验件修理区域较原结构刚度偏大,造成试验件修理区域承载高于两侧长桁。另外,修理补片会造成试验件提前出现载荷偏心弯曲。虽然修理补片的刚度和强度还有待进一步优化,但该修理方法依然可为今后民机复合材料机翼修理方案的设计提供参考。     

复合材料层压板低速冲击后的拉伸疲劳性能试验研究

开展5224/CF3052平纹织物复合材料层压板低速冲击后的拉伸疲劳试验,冲击能量为1J/mm和3.4J/mm。绘制冲击能量为1J/mm时90%存活率的低周疲劳S-N曲线,分析冲击能量为3.4J/mm时最大应力变化对刚度降的影响。结果表明:层压板在低能量(3.4J/mm)冲击后具有优异的抗拉伸疲劳性能,冲击后层压板疲劳损伤不扩展(以10~6计)的应力水平超过有损静强度的90%;10~4循环—106循环刚度降随着拉伸疲劳最大应力的增大而增大。     

碳纤维复合材料假脚冲击与压缩强度试验*

碳纤维复合材料已成功应用于假肢领域产品的开发,然而其对冲击载荷比较敏感,受冲击后其强度将会大幅下降。针对一种新型碳纤维复合材料假脚,开展自由落体冲击试验及冲击后压缩强度试验,分析不同铺层参数、不同冲击吸收能量等因素对其冲击损伤及剩余强度的影响规律。结果表明,对于碳纤维复合材料假脚的U形结构件,不同铺层参数对其冲击损伤影响显著,且随着0°铺层含量的增加,试件的冲击损伤面积越来越小,外观损伤越来越轻;随着冲击吸收能量的增加,碳纤维结构件的冲击损伤面积明显增大,剩余压缩强度逐渐降低。对于碳纤维复合材料假脚结构件,在0~16 J的低能冲击范围内,冲击吸收能量与其剩余压缩强度近似呈线性关系。随着0°铺层含量的增加,碳纤维复合材料结构件的剩余压缩强度逐渐提高。     

聚氨酯泡沫填充的碳纤维增强复合材料锥管吸能性能数值模拟及试验验证

提出了一种新型的碳纤维增强复合材料（CFRP）填充聚氨酯（PU）泡沫的汽车前部吸能结构,通过材料性能试验获得了PU泡沫、CFRP复合材料的力学性能参数及PU泡沫填充的CFRP锥管的准静态压缩吸能结果。应用LS-DYNA进行复合材料准静态压溃仿真分析,仿真结果与试验结果吻合较好,验证了复合材料填充结构有限元模型和材料模型的正确性,并且发现泡沫填充的CFRP锥管具有良好的吸能性能,填充结构比吸能高于两种材料单独使用时的比吸能之和。     

凿岩机械冲击能试验方法的研究

在阐述凿岩机械冲击能主要测试方法工作原理的基础上,结合国内外应用情况,对测量方法的优缺点进行了分析,最后给出了各方法的适用范围。     

缝合复材层板损伤后压缩强度的数值计算方法

缝合复合材料在复合材料的厚度方向加入了缝线,不仅提高了层板的层间强度,抑制了分层的扩展,而且提高了受冲击后的压缩强度。采用开口等效法来模拟层板的初始损伤,用三维实体单元模拟层板,空间三维杆单元模拟缝线的增强作用,采用三维Hashin判据作为压缩时层板渐近损伤的失效判据,模拟缝合复合材料层板受冲击损伤后的压缩过程;得到层板的剩余压缩强度,与试验结果吻合较好。     

复合材料胶铆混合修理的拉伸性能研究

为研究不同修理方法以及不同损伤尺寸对复合材料层合板拉伸性能的影响,针对复合材料飞机蒙皮,设计了无损板、60 mm与30 mm损伤孔径的胶接修理板和胶铆混合修理板五组试验件,并对这五组结构件进行静强度拉伸试验及失效机理分析.建立试验件的三维有限元仿真模型,分析无损板和四组修理件的破坏强度、破坏模式、应力分布、应力大小和危...     

损伤复合材料层板胶接修理试验研究

胶接修理是弥补复合材料结构在制造和服役过程中产生的损伤与缺陷的主要方法之一。文中通过强度试验研究在复合材料层板外表面粘接复合材料补片这种临时修理方法的实际效果，并讨论主要修理参数——补片直径、厚度、铺排方式的影响。     

层间短纤维增韧复合材料层板横向裂纹扩展的试验研究

对于Zylon短纤维层间增韧层板和普通碳纤维树脂复合材料层板,利用自制小型弯曲试验器和90o铺层缺口试件进行四点弯曲和三点弯曲试验,研究和比较两种层板中基体横向裂纹的发生与扩展规律。结果表明,两种层板基体横向开裂应力基本相同,而裂纹扩展有明显差别。普通层板基体裂纹贯穿90o铺层、不稳定扩展,平均速度约为17.7m/s;而层间增韧层板发生短纤维桥联,使基体横向裂纹的不稳定扩展停止,因而层间短纤维可显著提高基体横向裂纹扩展阻力。试验应用表明,小型弯曲试验器是有效的,尤其便于在光学显微镜下进行实时细观观测。     

混杂复合材料蜂窝夹层结构冲击特性研究

采用试验与有限元分析相结合的方法研究了复合材料蜂窝夹层结构的抗冲击性能.基于Vumat子程序建立其三维渐进失效准则,通过试验来验证仿真模型的准确性.利用精确仿真模型来进一步对不同参数下蜂窝夹层结构的抗冲击特性进行研究.结果 表明:冲击能低于一定值时,冲击峰值力随冲击能的增加而增加,当冲击能超过该值时,冲击峰值力将会稳定不变;冲头直径越小,冲击峰值力越小,蜂窝夹层结构吸收能越大;蒙皮厚度的增加可使蜂窝夹层结构抗冲击性能增强,但蒙皮厚度对吸能特性影响较小.     

含开孔复合材料构件的安全系数分析

通过对T300/5405含孔复合材料层压板拉伸强度试验数据的统计分析,指出开孔后拉伸强度符合两参数Weibull分布。在此基础上,讨论了开孔强度服从Weibull分布,应力服从正态分布时,复合材料基于基准许用值安全系数与可靠度之间的关系。给出了一些常用复合材料在不同应力变异系数和不同可靠度要求下的A基准值和B基准值安全系数的统计取值范围。试验数据对比分析结果表明:含孔层压板与光滑层压板在获得同样可靠度的要求下,安全系数取值范围相近。并且在相同可靠度要求下,A基准值安全系数小于B基准值安全系数。     

大子样下复合材料层合板拉伸性能分散性研究

对22个相同复合材料层合板试样进行大子样拉伸试验,研究层合板的性能分散性规律.先测量抗拉强度、轴向和横向的应变值,计算每个试件的弹性模量和泊松比.随后对数据进行统计处理,发现复合材料层合板的抗拉强度和泊松比与对数正态分布模型、弹性模量与线性logistic模型拟合较好.最后,给出该复合材料层合板拉伸性能的分散性参数.     

层合板低速冲击响应的动力接触分析方法

利用动力接触分析方法模拟冲击的接触行为，提出了一种新的计算复合材料层板低速冲击响应的有限元模型。最后给出一个算例。     

复合材料中厚层合板在轴压位移和剪切作用下的稳定性研究

采用线性屈曲分析方法和弧长法对单向压缩和剪切两种载荷作用下复合材料中厚板的稳定性问题进行研究,给出两种载荷作用下的一阶失稳模态以及失稳平衡路径,并得出在单向压缩载荷作用下,过分叉点后载荷的微小增加将引起板的横向大挠度变形,而不能继续承受更大的载荷,而板在剪切载荷的作用下不发生失稳的结论。