孔口缝合补强对层间应力影响的数值模拟

使用空间杆单元模拟缝合线,对含孔复合材料层合板开口缝合补强结构进行有限元模拟计算。研究含孔复合材料层合板在轴向拉伸载荷作用下,圆孔附近各个铺层交界面处层间正应力和剪应力的分布情况,将缝合后的层间应力值与缝合前的相关数值进行比较,并研究不同缝合参数(针距、行距、边距、单缝合和双缝合)对孔边层间应力的影响。结果表明,缝合补强后孔边的层间应力明显减小。孔边附近层间应力的分布与相邻铺层的铺层角有很大关系,不同铺层之间的层间应力有显著差别。不同铺层之间的层间应力沿孔边区域存在应力转换点(即层间应力由正值变为负值)。     

基于modeFrontier和ABAQUS的复合材料层合板开口补强优化设计

航空航天结构中的复合材料层合板开口补强问题一直受到关注。以含中心矩形开口复合材料层合板为研究对象,在拉伸、压缩、剪切载荷下采用不同补强材料及不同补强形式,使用mode Frontier软件与ABAQUS软件集成优化的方式,对补强结构参数进行了优化设计。对不同补强形式、不同补强材料下最优化结构质量进行对比分析。研究表明,三种补强方式中插层补强最优化结构形式最优,补强后结构质量最轻。     

复合材料双孔板应变集中的实验研究

对含双孔的Ｔ３００／ＨＤ０３ 碳／环氧层压板在单拉伸下孔边的应变集中进行了云纹实验研究,得出了不同板宽、不同孔距、不同孔径、在不同载荷下应变集中系数,沿板宽的分布曲线,并对板宽、孔距、孔径以及载荷对孔边应变集中系数的影响进行了讨论。     

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.     

连接结构的孔边强化层对复合材料含孔板失效过程的影响

在实际工程中,复合材料开口孔周围应力集中现象十分严重,使孔边极易发生破坏,且破坏形式多种多样.为提高含孔复合材料板的结构强度,可在孔边铺设一层一定厚度的材料,用来强化含孔板的承载能力.以三维逐渐损伤理论为基础,采用商用软件ANSYS的二次开发语言,建立对复合材料含孔板进行孔边结构强化的模型,在拉伸载荷下对具有强化结构的...     

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。     

考虑刚度约束的复材机翼蒙皮开口补强设计研究

提出了一种可同时考虑弯曲、扭转刚度约束和静强度约束的复材机翼蒙皮开口补强优化设计方法。传统的补强方法只考虑了开口边缘和开口两侧的补强,而忽略开口之间的补强,这样的补强方式在满足静强度约束时可能无法满足扭转刚度的要求,给飞机的颤振安全带来隐患。而考虑多约束的优化方法以开口周边不同区域的蒙皮厚度和各角度铺层比例为设计变量,以典型载荷下翼盒的弯曲变形,扭转变形和开口处应变为约束条件,以结构质量最轻为优化目标,建立优化问题模型,并使用修改后的可行方向法求解,能够在满足静强度要求的情况下优化铺层比例、提高结构效率,增加开口后翼盒的扭转刚度,并在一定程度上减轻结构重量。     

Z向增强复合材料层压板冲击后压缩性能试验研究

通过对三种Z向增强(包括改进锁式缝合、Tufting缝合和Z-pin增强)复合材料层压板的冲击及冲击后压缩试验研究,得到Z向增强复合材料层压板的冲击后压缩强度,分析破坏模式和破坏机制,并与未增强层压板试验结果进行对比。研究结果表明,由于Z向增强有效抑制了分层损伤,使三种Z向增强试件的破坏模式与破坏机制明显不同于未增强试件,大幅度提高了抗冲击性能,与未增强层压板相比,三种Z向增强层压板的冲击损伤面积大幅减小,冲击后压缩强度大幅提高。分析缝合工艺对两种缝合试件抗冲击性能的影响,结果表明,与改进锁式缝合相比,Tufting缝合试件的冲击损伤面积减小了12.42%,而冲击后压缩强度则增加了13.43%,说明Tufting缝合试件的抗冲击性能优于改进锁式缝合。     

缝合对泡沫夹层板弯曲性能的影响

为研究缝合对泡沫夹层板弯曲性能的影响,选取了3组试验件,包括不缝合试验件、改进的锁式缝合试验件以及tufting缝合试验件,进行了升降舵夹层结构壁板弯曲性能试验及弯曲性能分析.试验结果表明,适当优化缝合密度可提高材料的弯曲性能,中密度缝合的缝合连接三维编织复合材料试件的弯曲性能比较优异.     

某型民机复合材料机翼下壁板开口补强及优化研究

根据机翼结构设计要求,下壁板的层合板上开口是不可避免的。主要对民用飞机的机翼蒙皮下壁板开口补强结构进行分析,利用有限元分析软件MSC.PatranNastran建立二维复合材料有限元模型,模型采用壳单元。通过计算分析,对比了未补强壁板、补片补强和加强筋补强三种不同的方案情况下,机翼蒙皮下壁板在外载荷下的位移以及应力变化,及不同角度铺层的各层应力变化,研究了补强方式及铺层角度对机翼下壁板应力分布的影响。结果表明加强筋补强能较好减小位移和最大应力,避免应力集中;在采用加强筋补强方案时,-45°的铺层方向上应力最大;在设计机翼下壁板开口补强方案时应尽量选用加强筋补强,并尽量减少-45°方向的铺层。     

Drilling-induced damage in uni-directional glass fiber reinforced plastic (UD-GFRP) composite laminates

Uni-directional glass fiber reinforced plastic (UD-FRP) composite materials are a feasible alternative to structural members that bear loads in only one direction. FRP composite materials have excellent properties in the direction of the fibers. Drilling- induced damage acts as an inhibitor to their application, as the holes act as stress concentration sites for failure under loading. The present study is an attempt to study the influence of drilling-induced damage on the residual tensile strength of uni-directional composite laminates and to propose a mathematical model correlating the residual strength with the drilling parameters. A finite element model (FEM) is also developed to study the drilling-induced damage in composite laminates.     

缝合式复合材料夹芯板的动态特性

以典型缝合式复合材料夹芯板为研究对象,建立其动力学方程,开展该夹芯板的动态特性研究,探讨了缝合密度和缝合线角度对夹芯板模态特性、频响特性以及随机动响应的影响。研究结果表明:缝合线的存在增强了面板与夹芯层间的整体性,提高了夹芯板的固有频率,并约束了夹芯板的局部模态,降低了结构的模态密度,整体上降低了夹芯板在噪声载荷作用下的加速度及响应能量,但对结构应力响应影响较小;缝合线主要降低了上面板的动响应,对主承力板的动响应影响相对较小;随着缝合密度的增大,缝合式夹芯板的整体性逐渐提高,加速度及响应能量逐渐降低并收敛;缝合线角度则对结构总体动态特性影响不明显。     

用于子孔径拼接干涉系统的机械误差补偿算法

针对拼接干涉检测系统机械定位精度引起的各子孔径间的相对定位误差,提出了含定位误差补偿项的全局最优化拼接算法。介绍了该算法原理,从理论上分析了该算法拟合出的平移和旋转定位系数的精度。结合MetroPro和Matlab软件仿真模拟实验,分析了机械定位误差对拼接检测精度的影响。实验表明:拟合出的平移定位系数精度高于旋转定位系数精度,与理论分析一致;相对于一般算法,该算法对机械误差有较强的免疫力。在搭建的拼接检测装置上检测了口径为150mm的平面镜,结果显示:拼接结果与干涉仪直接检测的全口径相位残差的分布峰谷值(PV)为0.015 30λ,均方根值(RMS)为0.001 570λ,得到的结果十分接近,验证了该算法稳定可靠,能够合理有效地补偿机械精度引起的子孔径定位误差。     

平面子孔径拼接测量实验研究

通过椭圆形口径（长轴225mm,短轴161mm）SiC平面反射镜的全口径面形测量加工实验,验证了一种新的子孔径拼接测量算法—子孔径拼接迭代算法（SASL算法）的有效性。首先用100mm口径平面平晶的子孔径拼接测量与全口径测量的对比实验,确定了拼接测量相关参数及测量装置的精度指标。在此基础上设计了SiC平面反射镜的子孔径拼接实验,在搭建的拼接装置上实现了五次离子束迭代加工过程中和最终的全口径面形测量。这是国内首次将子孔径拼接测量方法用于指导加工实践,加工过程中的测量结果为面形误差修正提供了准确的数据,保证了最终全口径面形误差快速收敛到RMS 50nm。实验证明,SASL算法能大大放宽拼接装置对准运动的精度要求,并减少拼接过程对拼接结果的影响。     

子孔径拼接干涉的快速调整及测量

考虑高精度子孔径拼接干涉测量技术对自动化拼接的要求,提出了一种子孔径零条纹自动快速调节方法。分析了干涉条纹数量对拼接误差的影响,分析显示:当子孔径干涉条纹数量少于5条时,干涉仪回程误差小于λ/50(PV值)。对子孔径拼接测量装置进行了结构优化,提出了拼接位移台角位移偏差自动补偿方法,实现了各个子孔径的零条纹测量,进而控制了子孔径拼接的累积误差。对450mm×60mm长条镜进行了子孔径拼接干涉测量,结果表明:自动测量结果与手动调整零条纹测量结果在面形分布上更为一致;但前者测量速度及测量效率都有所提高,测量时间平均减少5min。提出的方法不仅能完成干涉拼接测量装置的自动定位及自动快速调整,还提高了测量重复性与检测效率。     

像差修正拼接法测量非球面精度的评定

针对用子孔径干涉像差修正拼接法测量非球面的拼接精度问题,提出了一种基于t分布统计的拼接精度分析评定方法.根据测量原理及拼接模型特点,利用残差分析对模型进行回归诊断,使用因变量预测算法和t分布统计模型对拼接精度进行估计与分析.实验结果显示:按t分布评定拼接结果的扩展不确定度为0.362 3λ(0.229 μm),而常规的系统误差检验方法评定拼接结果的扩展不确定度为0.234 μm,两种方法结果基本一致,表明基于t分布统计的方法在保证评定结果准确度的前提下,克服了比较分析法的不确定性,解决了正态分布统计法中置信系数k不能反映子样标准差可靠性对置信概率的影响问题.     

一种视频拼接显示技术的研究

针对视频拼接显示技术在视频监控领域的应用需求,并为了解决目前视频拼接显示技术较难掌握的问题,提出了一种基于服务器和视频解码卡技术来实现1路视频数据拼接的视频解决方案。首先,设计视频拼接显示系统的硬件,然后,设计运行在系统上的软件,重点阐述了YUV视频的拼接流程。测试结果表明,采用服务器和视频解码卡的技术方案可以实现视频拼接显示。     

大尺寸光学元件在位动态干涉拼接测量系统

为了满足车间条件下大口径光学元件的高精度在位、在线检测的迫切需求,本文构建了一个适于一般环境下应用的动态干涉拼接测量实验系统。该系统由动态干涉仪、二维移动平台、控制系统及拼接软件等部分构成。应用该系统对200mm×300mm×20mm的光学元件在一般应用环境下进行了拼接测量实验,采用误差均化拼接算法进行拼接,并对拼接后的结果进行分析处理,比较拼接测量与全口径测量结果,PV值的相对误差为3.1%,RMS值的相对误差为1.6%,Power值的相对误差为2.1%。该系统为在车间环境下建立大口径光学元件在位检测建立了基础。     

复合管金属增强体结构优化设计

根据应力分析模型并借助于有限元分析，研究了在复合管增强体内表面施加均匀径向载荷后表面的应力分布；对直径为5lmm具有不同孔隙率与排布方式的薄壁钢管中的应力场进行了模拟。结果表明，孔隙率不变的情况下改变增强体上孔排布方式，可以获得均匀分布的的表面应力和应变；在满足强度要求的情况下，孔隙率可以比原设计提高25％。