正交层合板刚度退化模型的探讨

本文认为复合材料层合板的刚度退化过程可分两个阶段来考虑:在出现失效层之前,层合板采用正交各向异性损伤模型来处理,在出现失效层之后,失效层的刚度退化按照“逐渐降级”模型来处理。通过计算结果同实验的比较,发现这种模型较蔡-希尔准则和罗森准则更为合理。     

复合材料层合板的强度

本文给出了复合材料层合板中各单层板及子层板内力的计算公式，定义了引起脱层的内力及其局部平均层间应力，根据脱层判据可得到由脱层控制的层合板强度，加上最后层破坏理论，得到一个较为完整的层合强度计算方法。     

弹性支承正交异性层合板位移计算的刚度调整法

为计算弹性支承正交异性层合板的位移，提出了刚度调整法。并引用了柔度法。文中含有２种方法得到的计算结果。实验验证了计算结果的正确性。刚度调整法具有简便和适用性广的优点。     

复合材料层合板强度界限

本文提出了复合材料层合板强度上下限的概念，给出了层合板强度上下限的计算方法，并以复合材料单向板的强度准则的为基础，对一些特殊铺层的层合板在几种受力状态下的强度限进行了讨论。     

均衡型层合板的强度

本文给出了均衡型层合板的强度判别方法,提出了均衡应变限定值的概念,给出了在不同强度理论下均衡应变的计算方法,为均衡型层合板的强度判别、设计提供了简单、方便的依据和手段。     

纤维波纹对复合材料层合板刚度影响研究

从实验及数值模拟两个方面研究均一波纹缺陷对复合材料层合板刚度影响。采用VARI成型工艺制作复合材料波纹板试样,通过压缩测试测得其主杨氏模量和泊松比。利用有限元分析软件ANSYS构建复合材料波纹板模型,预测压缩载荷下复合材料波纹板的刚度,研究纤维体积分数和波纹比对刚度影响。结果表明,纤维波纹对复合材料刚度有很大的影响,尤其是Ex的下降趋势非常明显;在纤维最大偏转角处,试样易发生剪切破坏;波纹比对波纹板刚度影响的变化趋势几乎不受纤维体积含量的影响,实验结果与ANSYS模拟结果有较好的一致性。     

复合材料帽型加筋层合板典型板元的等效刚度计算

基于经典层合板理论和刚度等效原理,推导了复合材料帽型加筋层合板典型板元的等效面内刚度和等效弯曲刚度的理论解,通过具体算例,将多种工况下典型板元的受力响应和Abaqus有限元计算结果进行比较,结果显示理论解和有限元计算结果吻合较好,说明理论计算方法是准确可靠的。本文的研究成果可应用于复合材料加筋层合板和单板骨架式复合材料船体结构的刚度计算。     

复合材料层合板的柱面弯曲耦合刚度系数

本文导出了复合材料层合板的柱面弯曲耦合刚度系数。数值结果表明:按通常的缩减刚度系数方法计算,结构是偏于不安全的。这种差异,随着层数的增加逐渐减小,同时还与材料、铺层方式和铺层方向有关。     

对塑料模具刚度及强度计算的意见

本刊1977年第1期上发表了《论国外塑模型腔壁厚计算中的问题和错误》一文,就国外目前提出的型腔壁厚计算方法中的一些重大错误,提出他们的看法。本期所登《对塑料模具刚度及强度计算的意见》一文,是前篇文章的继续,他们提出了一些具体的计算方法,请读者在实践中加以验证和发展。     

基于非线性本构关系的有限元计算复合材料层合板的强度

复合材料的桥联模型本构理论考虑了基体材料的非线性特性.本文根据联模型理论编制出用户自定义材料库程序,与有限元软件ABAQUS实现接口,以方便地分析计算复合材料层合板结构的非线性响应与极限强度问题.在限元计算中荷载采用逐步加载的方式施加,最终得到复合材料层合板极限坏时的内力包罗图和应力应变曲线.有限元模拟的结果与桥联模型解析解结果吻合得很好,并且与实验结果相一致.     

形状记忆合金混杂复合材料层合板变刚度调控机制

形状记忆合金混杂复合材料(SMAHC)是一种能够主动变化刚度的智能复合材料。为了研究形状记忆合金(SMA)对SMAHC层合板刚度调控的影响,对分布式、模块化地植入SMA的层合板进行三点压弯实验。以SMA数量、单层中SMA排布位置与SMA预应变作为3个独立变量进行正交实验设计,测试了不同试样在不同温度下的刚度值,以研究如何有效地实现刚度调控。采用等效热膨胀法建立SMAHC层合板的有限元模型与实验结果进行对比,总结了SMAHC层合板的变刚度调控机制。分析结果表明,SMA非对称排布的层合板比SMA对称排布的层合板平均刚度提升16.67%;植入8段SMA的层合板比植入4段SMA的层合板平均刚度提升15.26%;通过调整SMA的温度,可以精准地实现SMAHC层合板的刚度调控;模块化、分布式的植入方式能够改变SMAHC层合板整体的应力分布,提升层合板刚度调控精度、降低SMA纤维用量,而且能保证个别SMA失效后层合板整体仍然有一定的变刚度能力。     

纤维层合板梯度化后对弯曲刚度与层间应力的影响

本文介绍了纤维层合板力学梯度设计的新概念,以平纹正交织物复合材料为例,用板壳弯曲的有限元法,探讨了层合板的最佳弯曲刚度.     

复合材料层合板冲击损伤剩余强度分析

民用飞机复合材料结构设计时必须考虑复合材料层合板的冲击损伤.通过试验测量和数值模拟两种方法分析碳纤维增强复合材料层合板低速冲击损伤后的剩余压缩强度,试验采用标准试验规范进行测量,数值模拟分析采用层内渐进损伤模型和层间Cohesive模型模拟分析层合板冲击损伤以及剩余压缩强度.数值模拟与试验结果对比表明,该数值模拟分析方...     

间隙补偿对单螺栓连接层合板轴向刚度的影响研究

在螺栓连接装配过程中,被连接件的轴向刚度会直接影响夹紧力的形成,以及不同工况下夹紧力的保持与衰退,对装配结构的可靠性与稳定性影响显著。由于受复合材料层合板本身的材料性质和成型工艺方法的限制,在层合板构件螺栓连接中,较小的装配间隙难以避免,飞机装配中一般采用液体垫片对层合板构件之间较小的装配间隙进行补偿。首先,以复合材料层合板单螺栓连接为研究对象,考虑强迫装配(未实施间隙补偿工艺)与采用液体垫片实施间隙补偿两种情况,利用ABAQUS建立有限元模型;其次,设计了层合板单螺栓连接结合面有效接触尺寸测量实验,有限元模型计算结果与实验测量数据的吻合度较好;最后,根据建立的模型,研究了间隙补偿及不同液体垫片参数下,层合板轴向刚度的变化。有限元分析结果表明:相对于强迫装配,随着间隙的增大,液体垫片会愈加显著地提高层合板的轴向刚度;在工艺规范的使用厚度范围内,垫片厚度的增加对层合板轴向刚度的提高具有更加明显的促进作用,同时,使用高弹性模量的液体垫片更有益于提高层合板的轴向刚度;建议0.05 mm及以上的装配间隙必须实施间隙补偿工艺。     

铺层结构对复合材料层合板弯曲强度及失效行为的影响

通过改变偏轴角为45°和90°的[45°/–45°],[0°/90°]正交铺层组的质量分数,设计了6种复合材料层合板铺层结构。研究了两种偏轴角正交铺层组共同存在的铺层结构对真空辅助树脂传递模塑工艺复合材料层合板弯曲强度及失效行为的影响。通过弯曲实验获得6种复合材料层合板的弯曲强度、损伤特征以及应力–应变曲线。结果表明,随偏轴角为90°的[0°/90°]铺层组质量分数的增加,复合材料层合板的弯曲强度逐渐增大;两种偏轴角正交铺层组共同存在的铺层结构可引起复合材料层合板在弯曲载荷作用下的损伤模式多元化。     

应用ANSYS的复合材料层合板静强度预测

复合材料层合板的静强度预测对于层合板设计和应用都具有重要的意义。为了提高预测的有效性,减少实验成本,在基于单层板理论的逐渐累积损伤的静强度预测方法的基础上,提出了用于二维机织复合材料静强度的预测方法。首先,以ANSYS有限元分析软件作为平台,利用其自带的APDL参数化语言建立有限元模型,并将铺层方式设定为[(0,90)/(±45)/(0,90)/(±45)/(0,90)]s,然后经过ANSYS软件的计算,得到最终的预测结果,最后制作该铺层方式的复合材料层合板并作拉伸实验,得到其实验强度,通过对比预测结果和实验结果验证了该预测方法的有效性。     

复合材料层合板孔边应力场的有限元计算

纤维增强复合材料具有较高的比强度、比刚度和比模量,在航空航天领域得到越来越广泛的应用.层合板是当前复合材料在工程结构中应用的主要形式.对于含孔的层合板结构,由于材料的各向异性以及孔的影响,其应力分布比较复杂,采用数值解是较好的选择.本文基于层合板的可设计性特点,综合考虑铺层角度、铺层顺序等对层合结构的影响,设计出了一种二十四层对称层合板.以有限元方法为基础,借助ANSYS分析工具,对该层合板含孔结构的孔边应力重点分析,得出了不同铺层角度铺层中应力分布的云图和孔边应力分布曲线.本文结论对复合材料层合板优化设计和带孔层合结构的应力计算具有较好的参考价值.     

玻璃纤维复合材料层合板冲击后的压缩强度

对不同厚度的二维编织环氧玻璃纤维层合板进行落锤冲击试验及冲击后压缩破坏试验,以研究低速冲击对复合材料层合板剩余压缩强度(CAI)的影响。用透光描影及热揭层方法对冲击损伤形式进行描述。讨论了损伤宽度、损伤面积与冲击能量及剩余压缩强度、模量间的关系,并建立有限元模型,采用开口等效及软化夹杂等分析方法对材料的冲击后压缩强度值进行估算。     

纤维曲线铺放的变刚度复合材料层合板的屈曲

本文介绍了一种纤维曲线铺放的变刚度复合材料层合板的概念,利用这种新的铺放方法所引起的复合材料层合板面内应力的重新分布,提高了复合材料层合板的屈曲载荷.并且利用ABAQUsTM软件对这种纤维曲线铺放的复合材料层合板进行了建模计算,验证了其面内受力情况下,屈曲载荷显著提高,幅度达14%左右.     

纤维曲线铺放制备变刚度复合材料层合板的研究进展

纤维曲线铺放技术可以同时对刚度和强度进行剪裁优化设计,由此制得的变刚度复合材料层合板与传统的复合材料层合板相比,其重量和成本可以减少10%～30%,同时结构性能得到显著提高。本文先介绍了纤维曲线铺放技术及变刚度复合材料的概念,对比分析了纤维曲线铺放的两种方法,然后讨论了变刚度复合材料层合板设计制造的主要问题,重点论述了纤维曲线铺放变刚度层合板的应用研究,最后对纤维曲线铺放技术的应用前景进行了展望。