C/E复合材料网格结构的稳定性分析

建立了网格结构的轴压有限元模型；利用ANSYS的APDL语言编写了网格结构稳定性分析的优化分析程序，并利用该程序分析了网格形状、筋截面形状对网格结构稳定性的影响；结果表明：网格形状为正三角形时，网格结构的稳定性最好；对于正三角形圆柱网格结构，在筋截面面积一定的条件下，筋截面高宽比为3：2时网格结构的稳定性最好。     

复合材料网格结构的研制发展历程

介绍了网格结构的优点、不同分类及网格结构的设计参数,指出最优螺旋角Φ=30°。阐述了网格结构从"等网格"到当今网格的发展历程,对网格结构的生产工艺方法、成型工艺参数(纤维张力)的选取及不同结构参数的网格结构的承载情况作了详细的探讨,归纳了复合材料网格结构的研制现状,分析了当前及其潜在的应用前景。     

复合材料点阵结构优化设计

点阵结构能够很好地发挥纤维增强复合材料单向力学强的优势。本文研究了复合材料点阵结构的拓扑优化及尺寸优化方法,以空间机械臂为背景,利用有限元分析软件对空间机械臂杆进行优化。首先,利用拓扑优化进行概念设计,优化出结构中的基本杆件;其次,利用尺寸优化确定各杆件的具体尺寸。最后优化出的十六边形点阵结构,与传统的层合管进行相比,结构减重效果明显,对复合材料点阵结构的设计研究具有一定的参考价值。     

船舶电机橡胶垫的刚度稳定性分析和优化设计研究

分析了影响船舶用电机橡胶垫垂向刚度稳定性的原因,并针对电机橡胶垫的结构特点,建立了电机橡胶垫参数化有限元模型,确定了敏感设计变量,提出了优化设计方案,解决了产品刚度稳定性问题。     

基于参数化有限元的橡胶衬套结构优化设计

利用刚度叠加原理和参数有限元分析,建立了橡胶衬套几何参数与其六向刚度的非线性关系式;针对刚度匹配的设计要求,通过设定不同的目标函数,得到了橡胶衬套结构的最优解。优化结果表明,橡胶衬套结构参数的优化设计是可行的。     

等刚度置换原则与FRP汽车驾驶室设计

通过“等刚度置换”原则,探讨了采用FRP设计汽车壳体并达到金属壳体的性能和要求。     

基于CATIA的复合材料结构优化设计

简述了CATIA软件在复合材料结构设计中的应用,利用CATIA设计软件中的Composit Design(复合材料设计)和Generative Structural Analysis(有限元结构分析)模块对复合材料方形盖体进行三维实体结构设计与力学分析。通过计算得出了方形盖体的工艺角α=14°时,方形盖体的密封面变形最小,优化了方形盖体的结构,利用CATIA中的Core&Cavity Design(阴阳模设计)模块设计出复合材料方形盖体的阴阳模。     

先进复合材料网格结构制备工艺及关键技术研究进展

先进网格结构作为复合材料典型的加强结构形式之一,以其灵活的可设计性、优异的力学承载性能及制造自动化程度高等优点,逐渐替代传统的蒙皮加筋式、波纹式、蜂窝夹层式结构,应用于航空、航天飞行器主承力结构中。本文阐述了近年来复合材料网格结构的工艺方法及研究现状,重点对网格缠绕程序的设计、缠绕模具的设计、固化成型加压等关键技术最新研究情况进行了论述,并对复合材料网格结构的应用前景进行了展望。     

CNG-2环向缠绕气瓶纤维缠绕残余预应力的优化设计

复合材料气瓶压力容器的纤维缠绕预应力对容器的性能有很大的影响,合理设计纤维预应力可提高复合材料容器的综合性能。借助ANSYS有限元软件,建立了带有纤维缠绕残余预应力的环向缠绕气瓶的有限元参数化模型。在模型中,将纤维缠绕层视为复合材料层合板。按照GB 24160—2009《车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶》的规定,并结合各工况下应力水平的要求建立数学模型,对环向缠绕气瓶的纤维缠绕残余预应力进行优化,得到纤维缠绕残余预应力的最优值,使内胆在工作压力下有较低的应力水平,提高了气瓶的可靠性。     

非回转体复合材料壳结构件模具设计方案的探讨

本文结合应用实例介绍了一种整体成型非回转体复合材料壳结构模具方案。结构形式复杂的壳结构整体成型方式可以避免后期装配所带来的尺寸偏差和其他影响质量的不确定因素。通过模具的型腔尺寸来保证厚度,设计模具时则可以不考虑各型面受力的先后顺序,只考虑各型面的空间几何形状。不同的非回转体壳结构在保证最终成型压力不变的前提下,针对具体情况对加压方式和顺序作不同的改变,可以使模具的设计、加工、产品的成型操作都得到简化。     

复合材料气瓶的优化设计

随着能源结构的变化和环境污染问题的日益加剧,汽车工业的研究重点开始转向清洁能源领域,采用天然气为能源的汽车已经越来越受到人们的欢迎,而作为天然气的盛装载体——气瓶的发展必将会迎来全新的挑战.借助有限元分析软件,对车用压缩天然气钢质内胆环向缠绕气瓶进行了有限元分析,得出了各工况下复合材料气瓶应力分布关系,为复合材料气瓶的优化设计提供了思考和借鉴.     

一种新型车用轻量化高压复合气瓶的设计与制备

针对目前市场上CNG-2型车用钢质内胆玻璃纤维环向缠绕气瓶的轻量化趋势要求,设计采用薄壁钢内胆、高强玻璃纤维及环氧树脂为原料,参照国际标准设计制作出新型CNG-3型车用钢质内胆玻璃纤维全缠绕气瓶,并对气瓶进行了自紧工艺试验、水压测试、压力循环和水压爆破试验。结果表明,新研制的钢质内胆玻璃纤维全缠绕气瓶,与市场上传统CNG-2型钢质内胆玻璃纤维环向缠绕气瓶在相同外形尺寸、同容积情况下重量减少13%左右,2~26 MPa压力循环试验15 000次未泄漏,水压爆破压力为72.3 MPa,性能满足标准要求,符合设计预期,所研制产品符合CNG气瓶低成本、轻量化的要求。     

钢丝缠绕复合气瓶的安全设计及有限元分析

针对钢丝缠绕气瓶的应力与应力分布的优化,利用有限元分析软件ANSYS对钢丝缠绕气瓶进行建模。考虑自紧和不自紧两种情况,对气瓶受力进行对比分析,得出自紧可以使得钢丝缠绕复合气瓶的受力得到明显优化。对不同直径的钢丝所缠绕的气瓶进行计算,分别得出了能保证气瓶安全性的缠绕层数,同时对不同直径下的安全缠绕层数进行质量对比,得出用0.35 mm直径的钢丝缠绕9层以后,在20 MPa的工作压力下不仅能保证直径为342.8 mm的气瓶的安全,而且缠绕层的质量相对较轻。     

基于有限元分析的复合材料绝缘筒仿真设计研究

采用真空灌注工艺制备了某大型玻璃纤维增强复合材料绝缘筒全尺寸试件,基于有限元分析建立了绝缘筒试验结构等比例模型,并对绝缘筒及试验辅件(金属封头、紧固件)进行静力学分析,探讨了绝缘筒、金属封头及紧固件应力分布情况,同时,根据客户要求设计了绝缘筒水压试验方案,验证了该型复合材料绝缘筒的承载能力.结果 表明:设计、建立的复合材料构件及试验辅件模型的受力与形变符合预定要求,经整筒水压试验验证,构件能够满足承受1.5 MPa内压的要求且未被破坏,绝缘筒整体设计较为合理.     

不锈钢复合板塔器的优化设计

从加氢裂化装置汽提塔的设计出发,对不锈钢复合板塔器的设计要点进行了分析,要点问题包括材料选择、焊接、无损检测和开孔接管的设计等方面。     

复合材料汽车制动缸的成型工艺和模具设计

在对国内EX1015型制动缸进行分析研究的基础上,进行了复合材料汽车制动缸的材料设计、成型工艺研究和模具设计,完成了复合材料制动缸样件的制造。为建立复合材料汽车制动缸工业化生产提供理论和试验基础,为汽车行业零部件复合材料化提供有实用价值的参考。     

高压全缠绕复合材料气瓶自紧优化分析

自紧处理能有效提高复合材料气瓶的疲劳性能和纤维利用率。以容积为140L、工作压力为35.0MPa的全缠绕复合材料气瓶为例,对其自紧压力优化方法进行研究,并采用有限元法对全缠绕复合材料气瓶进行自紧分析。结果表明:同时借助DOT-CFFC和ISO-11119标准可实现34.5MPa以上的全缠绕复合材料气瓶自紧压力的优化;经过最佳自紧压力处理后,35.0MPa全缠绕复合材料气瓶在工作载荷工况下内衬的承载能力和复合材料层的纤维利用率分别提高了42.1%和38.7%。     

Stepped Flush Repairs for Primary Composite Structures

The drive towards greater use of fiber-reinforced composites in primary structures, such as aircraft structures and wind turbines that are increasingly unitized, calls for advanced repair techniques that can restore the structural integrity and geometry. Two such repair techniques are stepped repairs and scarf repairs. Under certain conditions, stepped repairs are easier to perform than scarf repairs, but the step corners may cause high level of stress concentrations negatively affecting the strength of the repair. This paper presents an investigation of the effect of step corners on the fracture behavior of stepped joints under compressive loading, particularly after subjecting it impact damage. Joints featuring different corner radii were tested under compressive loading, and results showed that the impact damage reduced the compressive strength, to marginally below the compression-after-impact strength of composite laminates. The findings reveal that stepped repairs can be designed to rival the performance of scarf repairs, due to the similarity in the inherent stress concentrations at ply terminations in both repair configurations.