复合材料夹层结构翼型件的有限元分析

利用有限元方法对一种复合材料夹层结构翼型件在一定压力下的力学性能进行了数值分析。计算结果显示最大变形区域为翼型件右上半部分,最大位移为6．2mm。应力分析表明面板部分受力较小,应力主要集中在右边铝合金下半部分。将计算所得应力值代入TsAi—Wu破坏准则进行校核,结果表明,翼型件在所加载荷下安全,为翼型件的强度设计提供了理论依据。通过真空辅助模压成型工艺试制了若干件翼型件并进行了静力学测试,结果表明,理论计算与试验结果具有较好的一致性。试验完成后对翼型件的内部质量进行了无损检测,结果表明,与拉力试验前相比翼型件内部没有损伤产生。     

铺层参数对复合材料叶片的振动特性影响研究

考虑复合材料的各向异性特征与铺层角度、厚度、顺序等因素,建立多层复合材料风扇叶片动力学模型。基于模态分析方法计算复合材料叶片自由振动的固有频率、振型,采用谐响应分析方法研究叶片的振动响应特性,利用Campbell图进行不同转速下的叶片固有特性分析。研究了复合材料大风扇叶片铺层参数对振动特性的影响,结果表明通过调整复合材料叶片的铺层厚度、角度、顺序,可以减少共振点并减小振幅,以达到减振的效果。     

基于电热防冰技术的风电叶片温度场有限元分析

提出了研究叶片"防冰"技术的必要性,针对MW级风电叶片电热防冰技术建立了热力学模型,对复合材料叶片表面在不同碳布电加热功率密度下的稳态温度进行了计算,其结果验证了有限元仿真计算结果的精确度。对风场服役的2 MW机组叶片进行加热实验,结果表明,经过有限元温度场分析指导而设计的电热防冰系统在环境温度为-15℃的条件下可以使叶片加热区域360 s内整体同步达到防结冰状态。     

拉挤复合材料在H型垂直轴风机叶片上的应用

H型垂直轴风机叶片是翼型等截面制品,采用拉挤复合材料能够满足其外形尺寸要求。本文主要分析了拉挤工艺生产叶片具有质量稳定、成本低、生产效率高等优点,同时也需要解决产品定型、叶片结构设计等问题。     

典型叶根褶皱对风电叶片强度影响的初步研究

选取大型复合材料风电叶片叶根为研究对象,利用有限元方法,初步研究典型叶根褶皱对风电叶片强度的影响。首先建立含褶皱复合材料平板模型,探讨褶皱位置对构件强度的影响。选取某2 MW叶片,建立含褶皱叶根有限元模型,分析受压状态下,褶皱层数、宽度、高宽比等因素对风电叶片强度的影响。计算结果表明:构件越薄,靠近中间位置褶皱对叶片强度的影响越大;随着褶皱宽度、层数和高宽比的增加,叶片强度有不同程度的降低。研究所得到的初步结论为风电叶片褶皱类缺陷处理提供参考,并为进一步深入研究打下基础。     

球形/球柱形微胶囊自修复水泥基复合材料修复效率数值模拟

水泥基复合材料因其固有的脆性和较低的抗拉强度,在工程结构中不可避免会发生开裂。胶囊法自修复系统为水泥基材料基体开裂的修复和延缓潜在危害提供了一种可行的方法。借助扩展有限元方法,模拟了微胶囊自修复水泥基模型材料内微裂缝的产生、扩展、断裂过程及胶囊破裂行为,验证了裂缝迫使胶囊发生破裂的概率;应用复合材料理论,计算出了不同掺量下球形/球柱形微胶囊修复前后水泥基复合材料的有效弹性模量,表征了该复合材料的修复效率。     

旋翼复合材料桨叶弹击损伤的有限元仿真分析

为研究旋翼复合材料桨叶在高速弹击情况下的损伤情况,本文通过有限元方法,对直升机复合材料桨叶翼型段的弹击损伤进行了仿真分析。建立了复合材料桨叶翼型段的有限元分析模型,采用在三维Hashin失效准则的基础上修改的编织布失效准则对桨叶中的复合材料单元的弹击损伤进行判断,基于ABAQUS软件编写了VUMAT材料子程序,并按照损伤形式对损伤单元的刚度进行折减。计算结果和试验结果的对比分析表明:仿真分析结果和试验结果具有良好的一致性,可见通过数值仿真可以直观地分析桨叶的弹击损伤,预测损伤范围,为桨叶结构的抗弹击设计和评价提供依据。     

预固化温度对风电叶片复合材料性能的影响

设计了四种预固化制度对风电叶片用树脂静力性能和单向织物的复合材料疲劳性能进行了研究,研究结果表明预固化温度对环氧树脂基体和复合材料的静力学性能影响不显著,但对复合材料的疲劳性能具有较大的影响,通过实验测试验证了预固化温度对疲劳性能m值的影响趋势,结合叶片制造不同预固化温度对复合材料叶片制造出现的泛白现象进行了分析,明确了玻纤增强树脂基复合材料的制造固化过程的温度边界。     

一种用于风机叶片材料选择的气动参数计算方法

利用Fluent软件,对NA63-210翼型进行了升力阻力系数的研究,获得了在各个攻角下的升阻比数据。通过Matlab对数据进行曲线拟合,得到随攻角变化的升阻比曲线。通过分析与比较,验证了方法的可行性,从而得到叶片材料选择的依据。     

微胶囊自修复复合材料的研究进展

微胶囊自修复复合材料是一种新型智能材料。本文对目前树脂基复合材料自修复的方法进行综述,着重介绍自修复复合材料用微胶囊的制备、表征方法,并详细介绍微胶囊在复合材料自修复中的应用及研究进展,讨论研究过程存在和急需解决的问题。     

大型风机复合材料叶片铺层优化设计

本文的主要研究内容是基于遗传算法对大型风机复合材料叶片进行铺层优化设计,对其进行优化设计必须建立在深入理解力学原理,熟悉掌握数值计算方法的基础上。因此,在深入研究单层复合材料以及叠层复合材料的弹性特征理论基础和改进的遗传算法优化理论之后,参考了一定的铺层规则,在铺层角度限制为工程中常用的四种角度的前提下,应用遗传算法对大型风机复合材料叶片进行了铺层优化设计。设计结果表明,由于遗传算法特有的处理离散型问题的优势,在叶片铺层的优化设计中应用遗传算法是可行和可信的。     

复合材料风扇叶片成型关键技术探索研究

复合材料风扇叶片是商用大涵道比涡扇发动机的重要转动部件，其重量和性能将直接影响发动机的推重比和性能。复合材料风扇叶片具有结构复杂、受载工况恶劣、制造质量要求高等特点，为了提升国产商用航空发动机复合材料风扇叶片成型质量，针对复合材料风扇叶片成型工艺关键技术难点问题，从叶片模具设计与材料选用、大厚度榫头铺层设计与铺叠方法、固化工艺精细化控制及全型面拟合自适应加工等方面研究了制造工艺对叶片质量的影响，对比分析了不同工艺方法下叶片叶型尺寸、内部纤维取向、制造缺陷、随炉件力学性能水平的差异。结果表明，选用Invar钢作为模具材料，改善榫头铺层插入层的设置位置、数量和铺层顺序，精细化控制固化温度、压力等关键工艺参数，全型面拟合自适应加工等方法有效提高了叶片成型质量和尺寸符合性。     

短纤维增强半开式离心泵叶轮的解析法

本文用解析法对轮盘与叶片分别由不同的短纤维增强复合材料制成的半开式离心泵叶轮进行了分析。为了反映叶片不到轮毂的实际结构形式,本文将叶轮划分为两个不同的区域进行分析,得到了该叶轮的解析解,从而为短纤维增强复合材料半开式离心泵叶轮的设计、强度与刚度的校核提供了一种简易的方法。     

压电涂层对碳基复合材料叶片振动特性的影响

针对涂覆在碳纤维增强复合材料和碳纳米管增强复合材料基体上的压电涂层,考虑涂层和基体材料的各向异性特征,建立了压电涂层-复合材料叶片动力学模型,通过静力学分析得出叶片的振动应力分布,基于模态分析的方法得出压电涂层对复合材料叶片固有频率的影响,采用谐响应分析方法研究了叶片的振动响应特性。结果表明,压电材料涂层涂覆在碳纳米管增强复合材料叶片上振幅减小的效果要优于涂覆在碳纤维增强复合材料叶片上。     

碳纤维—铜复合材料的制造及其断裂行为

本文在探讨碳纤维—铜(CF/Cu)复合材料制造工艺的基础上,对其弯曲强度进行了测定并对断口进行了观察和讨论。制造方法采用首先在碳纤维(CF)上进行化学镀,而后电镀、热压。结果表明,在CF预处理和镀覆合适的条件下,可以得到界面结合较好、均匀连续的镀铜复合丝。热压应选择不破坏该结合状态和不压断纤维的条件下进行。结合状态的不同引起了两种不同的断裂方式,进而影响到复合材料的强度。CF/Cu复合材料的弯曲强度与纤维含量(V_f)有关,但并不随V_f作单调增加。     

碳纤维复合材料修复储气井腐蚀缺陷的有效性分析

借鉴管道复合材料修复技术对储气井井筒进行修复设计,并采用有限元方法对修复前、后的井筒进行应力分析,确定了合理的修复层厚度,并讨论了修复后复合材料层对井筒缺陷部位应力分布的改善情况。结果表明:不能完全参照ASME PCC-2标准对储气井井筒进行修复设计,需结合其自身特性来确定修复层厚度;使用复合材料修复技术能有效的改善应力分布情况。     

纤维增强复合材料风力发电机叶片性能检测综述

介绍了复合材料风力发电机叶片的特点、检测项目及相关技术标准、检测机构和检测能力.重点论述了复合材料风力发电机叶片材料性能试验和全尺寸试验情况,其中全尺寸试验主要包括静态试验、固有特性试验、疲劳试验、超声波检查试验、红外成像分析试验、声学检查试验、雷击试验等,对试验目的、原理及其研究状态进行了阐述.展望了本领域的技术发展趋势,对于复合材料风力发电机叶片的质量控制和性能可靠性有一定的参考价值.     

风力机叶片结构强度复合材料力学分析方法研究

截面结构强度分析校核方法是风力机叶片设计优化的关键问题。针对现有的叶片工程力学计算方法精度不高、有限元分析方法计算开销较大的问题,在研究风力机复合材料叶片结构设计模型的基础上,基于复合材料力学理论,推导出计算叶片截面周向各处拉伸和剪切应变的计算公式;在叶片生命周期内的极限载荷下,对某1.5 MW叶片进行了结构强度计算和分析,通过与该叶片在当量极限载荷下的测试结果对比,验证了所述方法的有效性。     

风力机叶片设计和三维实体建模研究

叶片在风电机组中起着关键性的作用,在很大程度上决定了整机的性能。为使风电机组获得最大的气动效率,对动量-叶素理论进行了改进,研究了叶片设计的一般步骤和方法。为满足叶片的气动连续性要求,提出了放射线拟合法来实现叶片表面的光滑过渡。然后依据坐标变换原理将叶片翼型的二维坐标转变为空间三维坐标,最后通过ANSYS软件对叶片进行光滑三维实体建模,为叶片外形的进一步修正及分析奠定了基础。     

基于 FLUENT 的磁流变液的流动行为仿真

对磁流变液在不同条件下的流动行为进行分析，利用 Gambit 建立了磁流变液的俯视二维简化模型并对其进行了网格划分。应用 FLUENT 对不同入口速度和障碍物大小条件下磁流变液中基础油的流动行为进行了仿真模拟，得出不同障碍大小和入口速度下的速率变化云图，分析表明仿真效果能较好的模拟磁流变液的真实流动状态，能较好的解释磁流变液在不同剪切速率和链聚集程度下的流动行为。