航空级复合材料层板的定域相变控制与增韧研究进展

航空飞行器要求损伤容限设计,因此要求其复合材料具有高的韧性.与目前国内外广泛采用的整体增韧树脂基体或插层改性所进行的研究不同,主要介绍了在"离位"增韧的概念下,以时间-温度-转变(Time Temperature Transition,TTT)图为手段开展的复合材料层板层间定域相结构控制和增韧研究进展,给出了典型"离位"增韧复合材料的层板的层间相结构和韧性性能,证明了"离位"增韧可普适地将各种树脂基体的航空级复合材料层板层间定域的相形貌调控为相反转、双连续的相结构,从而达到大幅提高复合材料韧性的目的.     

纤维增强复合材料层板高速倾斜冲击损伤数值模拟

根据复合材料三维黏弹性本构关系,建立了纤维增强复合材料层板高速倾斜冲击损伤的数值分析模型.该模型在复合材料层间引入界面单元模拟层间分层,结合三维Hashin失效准则进行单层板面内损伤识别,引入材料刚度折减方案,采用菲线性有限元方法,研究高速倾斜冲击下复合材料层板的破坏过程和损伤特性.研究结果表明:层板的主要损伤形式是层间分层、基体微裂纹和纤维断裂;冲击速度不变而入射角度增大时,剩余速度减小,层板损伤面积在一定入射角度范围内有明显变化;入射角度不变而冲击速度增大时,剩余速度增大,层板损伤面积在一定速度范围内也有明显变化.     

法向应力和法向应变对复合材料层板自由振动基础频率的影响

一种包含法向应力,法向应变和横向剪切影响的复合材料层板自由振动的新位移模式在本文中提出.通过应用层板自由振动的Rayleigh-Ritz分析,比较了在简支边界条件下复合材料层板自由振动的YNS理论解[1]和本文新位移模式解,从而得出在简支边界条件下法向应力和法向应变对复合材料层板自由振动基础频率的影响.     

界面相性态对纤维增强复合材料内应力传递的影响

本文用有限元法研究了具有基体裂纹的纤维增强复合材料内的应力传递问题.假设纤维与基体的界面为非理想的,文中运用“弹簧层”模型首先分析了在不同的组分弹性模量比、纤维体积含量与边界约束条件下,界面相性态对复合材料内的应力传递的影响,然后进一步考察了在几种典型的损伤模式下界面附近的应力分布情况.     

复合材料层板层间应力的非线性有限元分析

本文针对pipes-Pagano模型建立了基于修正的Hahn-T sai非线性本构关系的准三维非线性有限元模型。分析了由一种具有明显材料非线性的碳/环氧复合材料构成的[45/-45]_s角交层板和正交对称层板的层间应力分布。结果表明:和弹性模型结果相比,当承受相同载荷时,材料非线性的存在在一定程度上会引起层间剪应力的降低,但对层间正应力的影响并不明显。      

纤维增强复合材料层板高速冲击损伤数值模拟

推导了复合材料应变率相关三维本构关系, 并将其用于复合材料层板高速冲击损伤的数值模拟。该模型在复合材料层间引入界面单元模拟层间分层, 结合三维Hashin失效准则进行单层板面内损伤识别, 引入材料刚度退化, 采用非线性有限元方法, 研究了复合材料层板高速冲击的破坏过程及层板的损伤特性。数值分析结果表明, 剩余速度预报结果与实验结果吻合较好, 层板的主要损伤形式是层间分层、 基体微裂纹和纤维断裂, 减小弹体直径、 增大铺层角度和层板厚度能够有效降低层板损伤面积。      

低速冲击下复合材料层板的动态响应历程与应力分析

本文对低速冲击下复合材料层极的动态响应与应力历程进行了三维线弹性动态有限元分析,建立了三维有限元程序IMPACT。该程序在VAX/750上以标准FORTRAN写成,能计算冲击过程中层板的位移,冲击体的位移,层板与冲击体间冲击力以及层板应变与应力。本文用IMPACT程序对几种不同铺层设计的T300/934复合材料层板在不同能量冲击下层板与冲击体的动态响应历程进行了计算,探讨了铺层角度,铺层顺序和冲击速度对层板挠度与冲击力的影响。     

缝合复合材料层板低速冲击损伤数值模拟

建立了缝合复合材料层板在低速冲击载荷下的渐进损伤分析模型。模型中采用空间杆单元模拟缝线的作用;采用三维实体单元模拟缝合层板,通过基于应变描述的Hashin准则,结合相应的材料性能退化方案模拟层板的损伤和演化;采用界面单元模拟层间界面,结合传统的应力失效判据和断裂力学中的应变能释放率准则判断分层的起始和扩展规律。通过对碳800环氧树脂复合材料（T800/5228）层板的数值仿真结果和试验结果相比较,验证了模型的正确性,同时讨论了不同冲击能量下缝合层板的损伤规律。研究结果表明：缝线能够有效地抑制层板的分层损伤扩展;相同冲击能量下缝合与未缝合层板的基体损伤和纤维损伤在厚度分布上相似,缝合层板的损伤都要小于未缝合层板。     

基体特性对δ-Al2O3/Al合金复合材料力学行为的影响

基体行为是短纤维增强金属基复合材料中一个重要的因素.本文将通过实验分析方法和在一定的理论分析模型上,借助于弹塑性有限元分析方法,对基体特性的变化对δ-Al2O3/Al合金复合材料力学行为的影响作较为详细的研究,其中包括基体性能对应力传递、抗拉强度以及断裂机理的影响.研究表明,基体性能的变化显著影响基体与纤维间的应力传递,从而对复合材料的抗拉强度和断裂机理产生较大的影响.     

纤维增强复合材料层板高速倾斜冲击损伤数值模拟

根据复合材料三维黏弹性本构关系, 建立了纤维增强复合材料层板高速倾斜冲击损伤的数值分析模型。该模型在复合材料层间引入界面单元模拟层间分层, 结合三维Hashin失效准则进行单层板面内损伤识别, 引入材料刚度折减方案, 采用非线性有限元方法, 研究高速倾斜冲击下复合材料层板的破坏过程和损伤特性。研究结果表明: 层板的主要损伤形式是层间分层、 基体微裂纹和纤维断裂; 冲击速度不变而入射角度增大时, 剩余速度减小, 层板损伤面积在一定入射角度范围内有明显变化; 入射角度不变而冲击速度增大时, 剩余速度增大, 层板损伤面积在一定速度范围内也有明显变化。     

混凝土杆系结构滞回全过程分析

本文基于非线性有限元原理,采取由材料本构关系直接形成单元M—N—φ关系的方法,推导了混凝土杆系结构的单元刚度矩阵,该矩阵考虑了材料非线性、几何非线性、轴力二次矩、混凝土的裂面效应、预应力的特点、钢筋的粘结滑移以及材料的双切线模量等的影响;编制了相应的分析程序,并对两榀混凝土门架的滞回性能进行了模拟计算,计算值与试验结果吻合较好。本文程序实现了混凝土杆系结构包括下降段在内的滞回全过程分析,从而为该类结构的抗震研究提供了一个准确、实用的工具。     

伴随矩阵的若干性质

系统讨论了伴随矩阵的秩、自伴随矩阵性质、伴随矩阵的运算性质及伴随矩阵对原矩阵性质的继承性     

考虑地基弹性抗力的箱形框架内力分析

本文从弹性地基梁的挠曲线微分方程出发,考虑地基的弹性抗力,用有限单元法的矩阵变换,推导出地基梁单元的刚度矩阵,用于求解地上或地下箱形框架内力的分析计算。     

PTC型炭黑／聚烯烃导电复合材料加工工艺的研究

归纳了影响炭黑／聚烯烃复合材料ＰＴＣ效应的诸因素，认为归根结底取决于炭黑在聚合物的基体中的分散程度与分布状态及其随外部条件变化的结果，加工方法和工艺条件在很大程度上决定着制品性能的优劣。文中详细讨论了混合、成型及后处理方法戌相应工艺参数对复合材料导电性能的影响，更好地解这类材料的结构－加工－性能之间的关系、为制备更高性能的ＰＴＣ材料提供了科学依据。     

增强体种类及含量对金属基复合材料力学性能的影响

用粉末冶金法制备了氧化铝、碳化硅颗粒增强的几种铝合金复合材料, 对不同增强体含量的复合材料进行了力学性能测试。研究结果表明, 复合材料拉伸弹性模量随增强体含量增加而升高, 断裂延伸率下降。SiC_P/2024 具有最高的强度和增强效率, 随增强体含量增加至25% , 强度逐渐升高; SiC_P/7075 的强度水平低于基体合金; SiC_P/Al (工业纯) 强度提高幅度较大; Al₂O_3P/2024的强度随增强体含量增加呈先上升、后下降趋势。分析认为不同复合材料间的这种性能差异由增强体与基体强度水平和变形行为特征所决定。高强度、高模量的增强体与高强度、高形变硬化率的基体的配合是获得高强度复合材料的重要条件。      

聚酰亚胺及其LB膜光电导性研究进展

对芳香性聚酰亚胺及其Ｌａｎｇｍｕｉｒ－Ｂｌｏｄｇｅｔｔ膜的光电导性研究作了总结,讨论了分子链结构、取向、掺杂等因素对其光电导性的笔电荷转移络合物的光电导机理。结果表明,给电子基团的引入有利于分子链间电荷转移络合物的形成,从而提高其光敏性;大分子链的堆积和高度有序的排列、取向,有利于光生载流子的定向全和光电导性能的提高。     

A note on universal matrices for triangular finite elements for the quasi-harmonic equation

An algorithm to generate universal matrices for plane triangular finite elements for the general ‘quasi-harmonic’ equation is presented. For every member of the triangle family three numerical universal matrices are obtained which are independent of the size, shape and ‘material’ properties of the element. Of these, two are basic and the third can be generated from one of these two. The element ‘stiffness’ matrix is conveniently generated by manipulating these two basic matrices taking into account the size, shape and material properties of the element in a simple manner.     

Noise distribution of Mueller matrices retrieved with active rotating polarimeters

Two methods used to retrieve Mueller matrices from intensity measurements are revisited. It is shown that with symmetry or orthogonality considerations, numerical inversions of polarimetric equations can be avoided. With the obtained analytical formulas, noise propagation can be analyzed. If the intensity noise is a Gaussian white noise, the noise of Mueller matrices features remarkable properties. Mueller components are mutually correlated according to a scheme that involves decomposition into four blocks of 2x2 matrices. Variances are unequally distributed: the middle 2x2 block has the highest variance, the element on the bottom right has the lowest. These characteristics have been validated on experimental Mueller images of the free space.     

防热复合材料高温力学性能

通过对高温环境下防热材料内部热化学烧蚀机理的分析,利用Eshelby等效夹杂方法研究了组元材料烧蚀-相变特性和高温力学性能的变化规律。假设材料热化学反应后的热解(热氧化)生成相介质统计均匀分布,考虑了烧蚀反应产生的气孔与固体相介质之间的相互作用,预报了单向纤维增强复合材料微结构与宏观性能之间的变化关系,并进行了数值计算。研究结果表明:单向复合材料纵向杨氏模量随温度升高而衰减,并与加温速率有关,典型热防护材料的高温力学性能的理论预报与实验数据进行比较,结果吻合较好,说明理论模型正确,为防热复合材料热结构分析奠定了基础。      

基于随机激励响应的时变系统物理参数子空间识别方法研究

该文提出了一种基于任意组合的DVA(displacement,velocity and acceleration)及输入激励识别时变系统物理参数的子空间方法。该方法以任意组合的位移、速度、加速度(DVA)随机响应信号为测量信息,仅利用一组输入、输出信号组成Hankel矩阵,通过奇异值分解的方法识别出等效状态的系统矩阵,然后运用推导出来的通用时变系统的转换矩阵,将等效状态系统矩阵转换成为实际物理状态下的系统矩阵,从而识别出实际系统的质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵。以二自由度弹簧-质量-阻尼模型为算例,研究了突变、线性变化和周期变化三种变化形式下物理参数的识别,并讨论了不同噪信比下噪声对识别结果的影响,仿真算例验证了该方法的正确性和有效性。