复合材料层压板单面贴补修理建模分析研究

胶接修理技术是一种优质、高效、低成本的结构修理技术.针对复合材料层板的胶接贴补修理进行计算模拟分析,并与实验结果相对比.采用ABAQUS有限元软件对层压板的损伤板和单面贴补修理板进行有限元建模,分析修补前后的应力分布情况,计算出失效强度与完好板进行对比,得出修补后的强度恢复率.     

含天线与不含天线泡沫芯夹层结构损伤模拟及强度预测

针对复合材料泡沫芯夹层一体化天线结构开展试验研究,对比含天线和不含天线两种结构面内、面外力学性能,试验结果表明:含天线结构强度小于不含天线结构强度。在试验研究的基础上,通过引入针对复合材料层合板的Tsai-Wu张量判据和针对泡沫芯材料的三参数广义强度准则,对含天线和不含天线泡沫芯夹层结构的渐进损伤过程进行数值模拟,并预测了材料的面内压缩强度和面外拉伸强度。数值模拟结果与试验结果吻合良好,证明了模型的合理有效性。同时,研究了层板厚度、层板铺层角和泡沫芯厚度等因素对材料强度的影响规律,为复合材料一体化天线结构的优化设计提供了必要的参考。     

缝合参数对泡沫夹层结构复合材料力学性能的影响

采用真空辅助树脂注射(VARI)成型工艺制备不同缝合方式和缝合密度的缝合泡沫夹层复合材料,研究缝合参数对平面拉伸、三点弯曲、芯子剪切以及滚筒剥离性能的影响。结果表明:缝合使泡沫夹层复合材料的平面拉伸强度和芯子剪切强度明显降低,可以改善弯曲性能并大幅提高滚筒剥离性能,改进锁式缝合方式优于临缝式缝合方式;适当地增加缝合行距对力学性能有一定的积极作用,但不利于滚筒剥离性能的提高;与未缝合泡沫夹层复合材料相比,当缝合密度为30 mm×10 mm时,改进锁式缝合泡沫夹层复合材料的平拉强度和芯子剪切强度分别降低了14.75%和24.79%,弯曲强度和平均剥离强度分别提高了7.96%和80.78%。     

三维间隔连体织物泡沫夹层结构复合材料的基本力学特性

将三维间隔连体织物泡沫夹层结构平压、剪切和三点弯曲载荷作用下的力学特性与三维间隔连体织物复合材料、传统泡沫夹层结构复合材料进行了对比分析,在此基础上,考察了芯柱高度、泡沫密度对复合材料平压、剪切、三点弯曲性能的影响。结果表明,三维间隔连体织物泡沫夹层结构复合材料承受平压载荷时,芯柱和泡沫存在协同效应;平压载荷作用下主要发生芯柱断裂破坏;随着芯柱高度增加,平压、剪切强度均减小;随着泡沫密度增加,平压强度近似呈指数增长。     

泡沫铝夹层结构复合材料低速冲击性能

以泡沫铝为夹芯材料,玄武岩纤维(BF)和超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)复合材料为面板,制备夹层结构复合材料。研究纤维类型、铺层结构和芯材厚度对泡沫铝夹层结构复合材料冲击性能和损伤模式的影响规律,并与铝蜂窝夹层结构复合材料性能进行对比分析。结果表明:BF/泡沫铝夹层结构比UHMWPE/泡沫铝夹层结构具有更大的冲击破坏载荷,但冲击位移和吸收能量较小。BF和UHMWPE两种纤维的分层混杂设计比叠加混杂具有更高的冲击破坏载荷和吸收能量。随着泡沫铝厚度的增加,夹层结构复合材料的冲击破坏载荷降低,破坏吸收能量增大。泡沫铝夹层结构比铝蜂窝夹层结构具有更高的冲击破坏载荷,但冲击破坏吸收能量较小;泡沫铝芯材以冲击部位的碎裂为主要失效形式,铝蜂窝芯材整体压缩破坏明显。     

复合材料结构修补技术的发展

先进复合材料在航空工业的大量应用可有效地改善飞机的性能，随着这种应用的增长以及为了更有效地使用先进复合材料，迫切需要发可靠的修理技术，本文综述了有关复合材料修补技术的发展，已有的结果表明，如采用适当的修理技术，复合材料构件可有效地修复，甚至可恢复到原来的强度。     

复合材料泡沫夹层板准静态压痕实验的有限元模拟

采用准静态压痕(QSI)实验对复合材料泡沫夹层板进行研究,通过实验获得复合材料泡沫夹层板的损伤阻抗特性。使用ANSYS建立复合材料夹层板准静态压痕实验的有限元模型,使用刚度折减方法模拟持续加载过程中的芯体失效过程,建立了复合材料泡沫夹层板在准静态压痕力作用下损伤阻抗特性的预测方法。通过有限元结果与实验结果比较,验证了模型的准确性和合理性。     

复合材料蜂窝夹层结构T型接头拉伸性能研究

通过试验测量了复合材料蜂窝夹层结构T型整体接头的拉伸性能,得到其拉伸强度与破坏模式。建立了接头结构有限元模型,利用分类损伤判据、失效准则与刚度退化准则对结构的损伤情况进行模拟,研究了接头的拉伸破坏行为。有限元分析结果与试验结果吻合良好。研究结果表明,结构的薄弱点位于腹板内靠近蒙皮的位置。蜂窝在此处发生面外拉伸破坏,从而导致结构的最终破坏。腹板上的拉伸载荷主要通过过渡区填料传递给蒙皮,腹板与蒙皮间的搭接段对载荷传递的贡献较小。参数研究表明,对于复合材料蜂窝夹层结构T型接头,搭接段长度对结构的强度几乎没有影响,而增大蒙皮蜂窝的高度或采用低模量蜂窝可以提高结构强度。     

夹层复合材料在潜艇声隐身结构中的应用及其相关技术研究

本文对复合材料在潜艇声隐身结构中的应用情况进行了分析,对其材料、结构形式、作用效果等方面进行了详细阐述,提出了夹层吸声复合材料作为水下声隐身结构的发展趋势。然后利用数值计算的方法,对夹层复合材料的声学性能进行了分析,得到了夹层复合材料各层材料参数,如厚度、声特性阻抗和损耗等对声学性能的影响规律。最后,评估了典型局部结构壳板应用夹层复合材料后的力学性能和声隐身性能。结果表明,潜艇非耐压结构的壳板采用夹层复合材料可以满足结构的力学要求,与钢结构相比声隐身能力大大提高。     

泡沫夹层复合材料耐水性能研究进展

泡沫夹层复合材料作为一种新型轻质高强材料,目前越来越受到航天、航海及能源等领域的重视,但其应用大部分仍局限于次级结构,主要是由于其可靠性评价未得到广泛深入研究。概述了其吸水性能、吸水后静态和动态力学性能及断裂韧性变化规律,最后提出了防水措施。     

泡沫夹层复合材料耐水性能研究进展

泡沫夹层复合材料作为一种新型轻质高强材料,目前越来越受到航天、航海及能源等领域的重视,但其应用大部分仍局限于次级结构,主要是由于其可靠性评价未得到广泛深入研究。概述了其吸水性能、吸水后静态和动态力学性能及断裂韧性变化规律,最后提出了防水措施。     

U-cor增强泡沫夹层结构剪切性能

为了研究U-cor增强泡沫夹层结构的剪切性能,使用ABAQUS进行了有限元分析。基于三维渐进损伤分析方法,通过用户子程序编写了复合材料本构;基于细观几何结构,假设周期性条件并建立了单胞模型。通过分析得到U-cor的剪切强度和损伤过程,并进行试验验证。结果表明:无论是承受纬向剪切载荷还是经向剪切载荷,首先发生损伤的都是中间层泡沫;纬向剪切强度大于经向剪切强度;试验值与计算结果误差较小,证明了有限元模型是准确的。该研究成果可为U-cor的剪切强度预测提供可靠的仿真方法。     

结构吸波泡沫及其夹层结构隐身材料的研究现状

本文综述了传统粉体、导电纤维、复合吸收剂、纳米材料改性以及蜂窝-泡沫复合体等几类结构吸波泡沫材料及其夹层结构隐身复合材料方面的研究现状和进展,并对结构吸波泡沫材料的未来发展进行了展望.     

泡沫芯层夹层结构水下爆炸冲击特性研究

研究分析了用于提高水下结构抗冲击性能的泡沫芯层夹层结构受水下爆炸作用时的冲击响应及其流固耦合问题。着重讨论了芯层相对密度不同时,夹层结构的前面板壁压、夹层结构入射冲量、前后面板的速度和加速度、后面板支撑反力等参量的变化规律,并讨论了前面板材料对夹层结构冲击响应的影响规律。     

基于多尺度分析的平纹机织复合材料贴补结构抗冲击性能研究EI北大核心CSCD

由于平纹机织复合材料修补结构对冲击荷载下产生的响应具有多尺度的影响,采用多尺度方法建立数值分析模型,对平纹机织和单向铺层复合材料修补结构冲击响应间的差异进行研究;同时,对不同冲击能量下平纹机织复合材料修补结构的损伤演化和补片形状对结构抗冲击性能的影响也开展了研究。通过建立纤维束微观和代表性单元(representative volume element,RVE)细观模型,预测细观材料性能,进一步采用局部均匀化方法得到平纹机织复材的宏观交叉层合板等效模型(Equivalent cross-ply laminate,ECPL),完成修补结构多尺度抗冲击损伤性能分析模型构建;利用连续损伤力学模型和三维Hashin准则对冲击过程中修补结构损伤演化进行分析,并通过落锤冲击试验力和能量曲线验证了数值模型的准确性。数值和试验结果表明:平纹机织修补结构较单向层合板修补结构具有更好的抗冲击性能;其冲击损伤主要沿着0/90方向分布,随着冲击能量的提高,主要承力部位由补片转移到母板;当冲击能量达到12 J时,胶层开始出现失效脱落现象;圆形补片修补的平纹机织结构具有更好的抗冲击性能。     

基于增强内积矩阵的PMI泡沫夹层结构损伤检测

聚甲基丙烯酰亚胺(polymethacrylimide, PMI)泡沫夹层复合材料结构因其独特的力学性能而广泛应用于航空航天领域,如何快速、准确、低成本地检测面板与芯材的脱粘损伤对结构安全使用具有重大意义,然而传统的基于超声波的无损检测技术由于PMI泡沫的吸声特性难以有效地检测到此类结构的脱粘损伤,该文探索基于振动响应测试的方法在PMI泡沫夹层结构损伤检测中的可行性及有效性。以振动时域响应相关性分析建立的结构损伤特征——内积矩阵(inner product matrix, IPM)为基础,通过将不同激励点下计算得到的IPM进行堆叠,提出了增强内积矩阵(enhanced inner product matrix, EIPM)的概念,并以EIPM为卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)的输入、PMI泡沫夹层结构的损伤状态为输出,建立了基于EIPM及CNN的结构损伤检测方法。PMI泡沫夹层悬臂梁结构的脱粘损伤检测仿真算例及实验验证结果表明,所提方法在3个及以上测点时的平均识别准确率均在99%以上,且与基于IPM的方法相比,EIPM方法具有更好的收敛...