层合板低速冲击损伤的数值模拟

为了分析复合材料层合板在冲击载荷作用下,层合板的损伤演化发展情况,结合采用单元失效技术和铺层刚度退化技术建立层合板低速冲击的三维有限元分析模型。在该模型中,当有限元模型中的单元发生某种冲击失效形式时,定义该单元发生部分失效,并将其刚度适当的退化。计算发现冲击背面容易产生基体开裂,并由此导致分层发生,而且靠近冲击背面的界面所产生的分层面积要较靠近冲击正面的界面的分层面积要大;随着冲击能量的增大,分层面积也增大;当冲击能量很高时,铺层内会出现纤维断裂,同时在层合板的边界处也容易出现损伤,计算结果和试验结果吻合。     

基于内聚单元的复合材料层合板低速冲击损伤的数值模拟

建立了一套有限元模型来预测复合材料正交层合板由低速冲击载荷引起的层间应力及损伤。采用连续壳单元模拟层合板的各个单层,在复合材料层合板的可能损伤区域设置内聚单元模拟面内基体裂纹和层间分层损伤的起始和扩展。引入层间摩擦力模型模拟层间压缩应力对分层损伤的抑制作用。对于正交层合板,有限元模型准确的模拟了低速冲击载荷引起的分层损伤的面积和形状。数值模拟结果也表明面内基体裂纹与层间分层存在着相互作用关系,基体裂纹影响着分层损伤预测的准确性。有限元模拟结果和试验结果的对比表明,基于内聚单元的有限元模型可以用在复合材料正交层合板低速冲击损伤的数值模拟中。     

基于应变损伤模型的复合材料层合板低速冲击数值模拟

提出了一种基于应变的复合材料损伤模型,考虑了复合材料冲击过程中出现的面内纤维断裂与压缩,基体开裂与挤裂。在使用Abaqus软件进行数值模拟计算时,自编的用户子程序VUMAT和Cohe-sive模型分别实现了复合材料面板的损伤和层间分层。通过对层合板在不同能量下的低速冲击的有限元模拟发现,模拟得到的分层损伤形状和面积、冲头最大挠度、接触力和凹坑深度都与试验结果吻合较好。     

低速冲击下复合材料层合板的三维损伤

考虑横向剪应力效应,对复合材料层合板低速冲击损伤进行有限元数值模拟和超声C(ultrasonic C)扫描无损检测.结果表明,用九节点厚壳单元和三维Tsai-Wu失效准则求解层合板冲击问题,损伤包络区域与超声检测结果一致性好,厚度方向上的损伤剖面为倒"T"字形,内部近似圆台形,背面层损伤为"枣核"形.     

S-玻纤织物增强复合材料层合板的冲击损伤特性研究

通过空气炮冲击实验装置、渗透剂增强的Ｘ射线照相法和高强光背射法分析了Ｓ－玻纤织物增强复合材料层合板的冲击损伤特性,研究了冲击速度、铺层角、弹丸质量变化时材料的破坏机理与特征,其研究结论对抗弹复合材料的进一步研究与应用具有指导意义。     

泡沫夹层复合材料与复合材料层合板低速冲击性能的比较

采用[0°]8,[0°,90°]2s方式铺成的碳纤维增强环氧树脂预浸料作为泡沫夹层复合材料的面板,PMI(聚甲基丙烯酰亚胺)泡沫作为芯材,制得泡沫夹层复合材料(12mm厚);采用相同预浸料和[0°]16,[0°,90°]4s的铺层方式制备了复合材料层合板(2mm厚),对比研究了两种复合材料的低速冲击性能。结果表明:无论是泡沫夹层复合材料还是复合材料层合板,正交铺层结构比单向铺层结构的冲击载荷峰值高,冲击损伤程度小,抗冲击能力好;在两种铺层方式下,泡沫夹层复合材料的抗冲击能力明显优于复合材料层合板的。     

复合材料层合板冲击损伤影响因素分析

应用三维逐渐累积损伤理论和有限元分析技术对复合材料层合板的低能冲击过程进行了详细分析,研究了不同材料的冲头、不同复合材料体系和不同铺层方式对复合材料层合板冲击损伤的影响规律。研究结果可为更有效地进行复合材料抗冲击结构设计提供一定的指导。     

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。     

复合材料层合板准静态压痕损伤实验研究与数值模拟

对复合材料层合板准静态横向压缩特性损伤进行了研究。在损伤模拟过程中采用机体开裂和分层扩展判据,分类考虑了不同的损伤形式,通过修正损伤层材料的常数来模拟层板损伤所造成的局部刚度下降对横向压痕过程的影响。损伤模拟结果与超声C扫描的结果吻合较好。     

复合材料层合板阻尼特性有限元数值模拟

应用耗散能原理建立了复合材料层合板的阻尼预测分析模型,对复合材料层合板进行三维有限元模态分析,求出各个模态下的应力、应变分量。根据模态分析结果,从单向复合材料的阻尼性能参数出发,利用层合板应变能、耗散能和结构模态阻尼的关系求出各个模态对应的模态阻尼损耗因子。利用该方法,分别计算了单向层合板和对称层合板的结构模态阻尼损耗因子。数值计算结果与已有的理论分析和试验结果相比吻合较好,从而验证了该方法的合理性,该方法还可以比较三维应力分量对阻尼的贡献。     

含圆形夹杂两相材料界面变形与损伤特性的数值模拟

为模拟复合材料界面行为,利用界面破坏单元和有限元程序,对金属基复合材料Al基体含Al2O3圆形夹杂的界面破坏行为进行一系列的数值模拟,分别采用切向和法向耦合的界面弹簧单元SPRINGA和由自编的非实体四节点界面单元等模型;比较各种界面模型的差别。由计算结果可知,考虑界面层的计算模型比不考虑界面层时合理;采用破坏型界面层即在界面处加入破坏弹簧或非实体破坏单元的计算模型比仅加入一层实体界面层的计算模型合理;加入破坏型界面层时,界面层力学性质的描述与参数值的给定对计算结果有重要的影响。     

DETECTION OF DELAMINATION IN A COMPOSITE PLATE BY SEM

0 INTRODUCTIONUltrasonic waves have been successfully used todetect defects (delamination, cracks, inclusions ) instructures. It is very difficult to obtain the scatteringwave fields by such defects analytically. Numericalmethods are often used. Finite element method(FEM) is often used to investigate wave proP8gation..in comPOsite platest l,2]. A disadvant8ge of the FEM isthe need for a large memory.The Green's functions due to a line load on thesurface of a comPOsite plate were pres…     

充液箱体受弹丸撞击下动态响应的数值模拟

采用大型通用有限元软件MSC.Dytran,对充液箱体被高速弹头击穿的动态响应过程进行有限元数值模拟.分析两种箱体状态,一种是空箱,另一种是盛水箱,水占箱体容积的4/5.建立所分析问题的有限元模型,用欧拉单元模拟水和空气,用拉格朗日单元模拟子弹和箱体.考虑铝合金箱体和钢制子弹材料的弹塑性变形、应变率效应和几何非线性变形.通过求解,得到子弹击穿过程中箱体壁板的动态应力、应变的时间历程和变形.结果表明,对两种状态,壁板上弹孔附近的变形特点不同,流固耦合的作用显著提高了箱体的应力应变水平,增加了结构全面破坏的危险性.     

复合材料板与金属板榫槽粘接结合有限元分析

榫槽连接是航空结构中常用的一种连接形式。通过对金属板和复合材料板的榫槽粘接部位进行有限元计算，分析简单拉力作用下连接部位的应力分布以及金属板和复合材料板尺寸对最大等效应力的影响。通过比较发现，在所考察范围内榫槽长度、粘接层厚度和板宽度等因素对模型等效应力的影响并不十分显著，而两种材料板之间的相对厚度对最大等效应力影响较大，随着金属板厚度的增大，整个榫槽连接结构的最大等效应力有所减小。     

中厚板控冷过程的数值模拟与冷却变形分析

介绍了采用热弹塑性有限元法进行钢板冷却过程数值模拟的基本原理并进行中厚板横向冷却变形分析。以高密集射流冷却时钢板表面的对流换热边界为基础,采用有限元法对钢板冷却过程的温度场和应力/应变场进行数值模拟,对模拟得到的温度时间历程曲线和应力及塑性应变的变化进行比较,分析钢板横向变形的主要原因,并提出改善措施,为采用适当工艺措施使中厚板控冷获得平直板形提供了理论基础。     

层合开口壳脱层损伤分析的半解析法

首先应用柱坐标系下弹性材料修正后的混合H-R(Hellinger-Reissner)变分原理,推导开口圆柱壳的状态向量方程和相应的有限元列式.然后充分利用柱坐标系下状态向量方程半解析法的优越性,建立含脱层损伤层合开口壳的数学模型,为层合开口壳脱层问题的分析提供一种可选的方法.数值实例的分析结果表明方法是成功的.     

压缩载荷作用下复合材料层合板结构开口翻边补强试验及数值模拟

对复合材料开口补强层合板进行压缩试验研究,分析损伤和破坏部位,然后建立补强后层合板有限元模型,分别利用非线性分析和线性分析两种方法对应力应变响应、失效强度、损伤扩展进行模拟,通过试验数据对数值结果进行考核,结果发现非线性分析较线性分析方法能更好地符合试验结果.     

复合材料含损伤结构剩余强度分析

考虑层压结构受冲击后的“花生壳形”分层及分层损伤引起的局部不对称性和耦合效应,并考虑压缩加载过程中可能出现的多层分级屈曲,发展一种计算低能冲击层压板受压剩余强度计算方法。数值分析表明本文的预测结果与试验结果吻合良好。     

履带式移动机器人车体跌落碰撞仿真分析

移动机器人本体与地面冲击碰撞过程属于高度非线性结构问题,数值仿真与模拟试验技术为其求解提供了有效的解决方法。文中应用非线性有限元分析法对小型履带式移动机器人机动平台的跌落碰撞过程进行仿真计算。采用ProE软件建立机器人平台机架的三维实体模型,从中获得零件准确的质量、质心位置和惯性矩等计算参数。两侧塑料履带轮和橡胶履带简化成四个超弹性橡胶轮,地面被简化为一刚体材料,地面与平台机体接触刚度川橡胶轮弹性等效代替,忽略箱体上轴孔,对箱体中的零件质量采用等效质量方法分摊到简化的箱体上。利用ANSYS／LS-DYNA模块分析平台在不同高度、不同着地姿态下跌落碰撞过程,获得跌落碰撞过程中的应力、变形值,仿真结果清楚显示出平台本体内部应力、应变及变形随时间变化的详细分布情况。与试验法相比,有限元数值仿真法节省时间、降低费用、提高设计质量。对机器人本体设计、研究工作具有重要的参考意义。     

拱型槽板成形过程中回弹的有限元仿真研究

通过对拱型槽板成型过程进行有限元仿真模拟,分析了回弹对拱型槽板成拱变形的影响;同时,进行了拱型槽板成形的试验研究,有限元仿真模拟计算结果与试验结果具有较好的一致性。为制定加工金属拱形屋顶的工艺参数提供了理论依据。