气密载荷下高铁司机室结构强度分析及优化

为了探究气密载荷对高铁司机室结构强度的影响,以某高铁产品为研究对象,利用Hypermesh软件建立司机室有限元模型,对其在气密载荷作用下的结构强度进行评估。根据强度评估结果,利用OptiStruct对侧墙复合材料铺层方案进行优化。研究结果表明:气密载荷作用会对司机室大开口附近的结构造成较大的位移;通过对复合材料铺层的优化,不仅可以改善结构位移,还能达到结构轻量化效果,优化后的结构位移减少了14.2%,质量下降了6.95%。     

碳/玻混杂复合材料城轨列车头罩的研制

本文介绍了一种碳/玻混杂复合材料城轨列车头罩的材料设计、模型设计、模具制作和产品制备的研制过程,并对所开发的碳/玻混杂复合材料列车头罩与玻璃纤维复合材料列车头罩进行对比,结果表明:在满足列车头罩性能的情况下,使用碳/玻混杂结构的列车头罩减重达到15.3%。     

前机盖复合材料轻量化设计及优化研究

长玻纤增强热塑性复合材料(LFT)是一种优异的轻量化材料,在汽车零部件中的应用具有广泛前景。汽车前机盖通常采用钢质材料制造,为实现轻量化要求,可采用LFT材料进行设计开发。但LFT材料与钢制材料在刚度、强度方面均存在较大差异,需进行结构设计和优化,在实现轻量化的同时满足结构刚度要求。由此,对复合材料前机盖的结构设计、优化进行了研究,开展了CAE分析验证,并对比分析宝马i3前机盖性能,提出了复合材料前机盖的设计方向。结果表明,复合材料前机盖与原钢制前机盖相比较,其弯曲刚度、扭转刚度达原钢制前机盖的80%,质量较原前机盖减少30个百分点。     

机车司机室复合材料选用原则

复合材料具有造型美观、重量轻、比强度高、比刚度大等一系列优点,在轨道交通领域具有广泛的应用,本文结合复合材料的相关特点,对其在机车司机室应用时产生的问题进行分析,并结合相关标准要求,从绿色环保性、燃烧安全性、减振隔声性、防寒保温性、粘接应用性、使用维修性等几个方面对机车司机室复合材料的选用原则进行了简单阐述。     

混杂比对交织芳纶碳纤维复合材料力学性能的影响

为了分析混杂比对层内混杂复合材料力学性能的影响,利用交织方式制备芳纶碳纤维混杂增强体织物,并通过交织物纬纱系统中芳纶与碳纤维的纱线配置比例调整碳纤维在增强体结构中的混杂比。采用真空辅助成型技术制备层内混杂结构的芳纶碳纤维混杂（ACFH）复合材料,并对复合材料的拉伸性能、弯曲性能和冲击性能进行测试。结果表明,增强体纬向系统中芳纶与碳纤维的不均质性对ACFC复合材料经方向上的拉伸强度起消极作用;混杂比的增加对ACFC复合材料的纬向拉伸破坏和弯曲损伤具有抑制作用;纬向上,ACFC复合材料的拉伸强度最高提高了近6倍,弯曲强度最小增加了4.04倍;芳纶与碳纤维混杂协同作用有利于ACFC复合材料的抗冲击性能改善,且混杂比存在最佳值。     

复合材料人行道支架设计及性能验证

设计了一种主要用于铁路桥梁人行道的复合材料人行道支架。相比原钢制人行道支架，该复合材料人行道支架可减重50%～85%。对复合材料人行道支架进行了有限元分析，仿真计算结果表明该复合材料人行道支架的强度和刚度均满足铁路桥梁人行道使用的技术要求，经过试验验证，该复合材料人行道支架产品的计算分析结果与试验结果基本吻合。研究结果证明了该复合材料人行道支架在实际使用中具有足够的安全性。     

轨道车辆司机室操纵台的研究和设计

介绍了司机室操纵台的结构和设计要点,综合分析了复合材料在司机室操纵台上应用的特点和优势.针对某型机车车辆操纵台质量超重问题,根据不同部件安装位置及功能特点,选用不同的轻量化方案,最终实现了质量降低的要求.另外,对司机室操纵台的定制化要求、新材料应用、安装维护难度、阻燃性能等现状进行了思考,并展望了未来司机室操纵台的发展...     

承载/声隐身混杂纤维复合材料的研究

通过试验获取了碳纤维(CF)、凯夫拉纤维(KF)、玻璃纤维(GF)、超高分子量聚乙烯纤维(UHMPEF)复合材料的力学性能和声学性能参数,在此基础上分别利用等效刚度法和传递矩阵法,对CF/UHMPEF、CF/KF、CF/GF混杂纤维复合材料的拉伸刚度、声反射系数和声透射系数进行计算。结果表明,材料的刚度和强度基本相同的条件下CF/UHMPEF复合材料声压反射系数最小,其次是CF/KF复合材料,再次是CF/GF复合材料。10kHz频率范围内3种混杂材料的声透射系数都达到95%以上。     

三维正交机织铜丝／玻璃纤维层间混杂复合材料的拉伸和弯曲性能研究

本文设计和制作了两种层间混杂结构的三维正交机织铜丝／玻璃纤维复合材料,分别为铜丝单面混杂和双面混杂复合材料。两种复合材料的拉伸性能和弯曲性能测试结果表明,单面铜丝／玻璃纤维混杂复合材料的归一化拉伸强度和模量分别为1214MPa和83GPa;高于双面铜丝／玻纤混杂复合材料44％和51％。单面铜丝／玻璃纤维混杂复合材料的归一化弯曲强度为964NPa,高于双面铜丝／玻纤复合材料27％。两者的弯曲模量比较接近,均为60GPa左右。由于铜丝的混杂效应,三维正交机织铜丝／玻璃纤维层间混杂复合材料的拉伸和弯曲性能与相同结构的玻璃纤维复合材料相比有一定的下降。     

硫化机罐盖有限元分析与优化设计

大型轮胎硫化机硫化室以罐体形式出现,各部件强度计算较为复杂,利用I-DEAS三维软件进行三维建模和有限元分析模块对其计算分析,可大大缩短设计周期,取得较准确的数值。本文仅对硫化室罐盖的刚度强度计算与分析,分析其最大工作压力下最大边界的应力和变形情况,以及最大应力部位,并进行对比分析和结构优化。优化结果表明通过改变板厚以及修改一些关键尺寸之后得到的结构合理且能够满足强度要求。     

聚脲弹性体复合夹层结构的防爆性能

应用LS–DYNA有限元软件,对聚脲弹性体复合夹层结构在0.5 kg炸药(TNT)爆炸载荷作用下的动态响应过程进行数值模拟。研究了复合夹层结构厚度和质量固定条件下聚脲弹性体夹层厚度对复合夹层结构抗爆性能的影响。分析了不同聚脲弹性体夹层厚度对复合夹层结构变形的影响,并分析了聚脲弹性体夹层的吸波和吸能特性。结果表明,在爆炸载荷作用下,当复合夹层结构总厚度固定时,随着聚脲弹性体夹层厚度的减小,复合夹层结构的抗爆性能先增大后减小,当钢板与聚脲弹性体夹层厚度比为1.4∶1.2∶1.4时,变形的整体性最好,其抗爆的潜力最大,其冲击波衰减率最大为85.6%,能量吸收效果也最好,其综合抗爆能力较好;在质量固定条件下,随着聚脲弹性体夹层厚度的增加,其抗爆能力先增大后减小,当钢板与聚脲弹性体夹层厚度比为0.903∶3.5∶0.903时,其变形和能量吸收效果最好,冲击波衰减率最大为81.87%,其综合抗爆能力较好。     

Interlaminar shear test by hybrid sandwich specimen under distributed load

A new method is proposed for the determination of the interlaminar shear strength of composites. The method is particularly pertinent to composites of high interlaminar shear strengths, where the ratio of tensile (compressive) strength to shear strength is relatively low. In such materials, including unidirectional composites with improved fiber/matrix bond strength and angle-ply laminates, an analysis based on a short beam interlaminar shear test is highly problematic and may, in fact, be erroneous. The test method is based on the use of a sandwich composite structure with a core made of layers of the tested composite and skins made of an elastic, strong unidirectional composite. A proper design procedure determines the choice of the skin material and of the relative thicknesses, so that flexural testing under distributed load leads to the intended core failure in shear. Calculations of the stress profile in a hybrid sandwich beam in bending and of the stress ratios under distributed load are presented. Also presented are experimental results recorded with sandwich hybrids made of unidirectional carbon-fiber-reinforced epoxy skins and a ±θ aramid-fiber-reinforced epoxy angle-ply core.     

Experimental Study of the Fracture Toughness of a Ceramic/Ceramic-Matrix Composite Sandwich Structure

A hybrid experimental–numerical approach has been used to measure the fracture resistance of a sandwich structure consisting of a 304 stainless steel/partially stabilized zirconia ceramic-matrix composite crack-arresting layer embedded in a partially stabilized zirconia ceramic specimen. The mode I fracture toughness increases significantly when the crack propagates from the ceramic into the ceramic-matrix composite region. The increased toughening due to the stainless steel particles is explained reasonably well by a toughening model based on processing-induced thermal residual stresses. In addition, several experimental modifications were made to the chevron-notch wedge-loaded double cantilever beam specimen to overcome numerous problems encountered in generating a precrack in the small, brittle specimens used in this study.     

聚合物夹层复合板材性能及成型技术研究进展

夹层复合板是一种高强轻质的复合板材。主要包括蜂窝夹层结构与泡沫夹层结构。夹层复合板材广泛应用于航空航天领域。早期的夹层板材以金属材料为主。随着聚合物工业的加速发展,聚合物材料以及纤维增强聚合物也成为夹层复合板材的主要材料。主要介绍各种以聚合物为原材料制成的蜂窝夹层板材和泡沫夹层板材的性能、成型技术和应用领域。     

铺层结构对三维中空夹层复合材料压缩性能的影响

采用手糊成型制备了双夹层三维中空夹层复合材料,重点研究了厚度为5 mm和8 mm的三维中空织物ZK5和ZK8铺层顺序对复合材料压缩强度的影响,并从树脂含量、织物厚度匹配性角度进行分析。结果表明,随树脂含量增加,三维中空夹层复合材料的压缩强度明显提高;双夹层三维中空夹层复合材料中,下层的树脂含量明显高于上层;ZK5和ZK8织物铺层顺序对双夹层中空复合材料的压缩强度影响较大,其中将ZK8置于ZK5下层时复合材料的压缩强度为ZK8置于ZK5上层时的1.7倍,即在三维中空夹层复合材料总厚度不变的情况下,将高厚度中空织物置于下层的结构明显优于将其置于上层的结构。通过这一概念可以在保证三维中空夹层复合材料整体厚度尺寸不变、质量不增加的条件下通过铺层结构的匹配设计,最大限度地提高复合材料的力学性能。     

中温固化环氧/杂环芳纶（布）预浸料及其复合材料性能研究

试验研究了044B杂环芳纶布性能、3233/044B预浸料制备及其复合材料力学性能.结果表明,044B杂环芳纶布性能较好,3233/044B复合材料的常规性能和耐热性较好,夹层结构的滚筒剥离强度高,树脂具有韧性,适用于复合材料夹层结构.该预浸料已用于航空复合材料制件.     

格构腹板增强轻木夹芯复合材料桥面板的制备与受弯分析

提出了一种新型格构腹板增强轻木夹芯复合材料桥面板,这种面板具有轻质高强、耐腐蚀、易拼装等特点,可用于军事舟桥等组合结构桥梁领域。该新型桥面板的复合材料面层、格构腹板与芯材在模具内通过真空导入工艺整体一次成型,利用格构腹板提高面层与芯材的整体性,可更大程度地发挥新型桥面板的受力性能。基于复合材料夹层结构经典理论,对该桥面板在典型轮式车辆和履带式车辆荷载作用下的性能进行了受力分析。结果表明:该桥面板的刚度满足设计要求;纤维面层正应力和轻木芯材剪应力均满足强度要求;与原同尺寸军用桥面板相比,减重57%。     

微波加热在蜂窝夹芯损伤修补中的应用

分析了微波加热机理，介绍了一种用微波加热固化技术粘接修理蜂窝夹芯结构的新工艺。     

钢外筒-FRP内筒复合材料烟囱在地震作用下的响应分析

用FRP内筒与钢外筒一起组成套筒式新型复合材料烟囱结构。然而,玻璃钢复合材料烟囱结构的分析较为罕见,目前还没有相应的设计规范,其设计和计算较为困难。结合ANSYS有限元分析软件应用振型分解反应谱法研究钢外筒-FRP内筒复合材料烟囱结构在地震作用下的动力特性和地震响应,应用Tsai-Wu强度比理论对其进行了校核,并与相同结构尺寸的钢烟囱在相同地震作用下的响应结果进行了对比分析,探讨该新型烟囱结构的优势与可行性,为其抗震设计提供可靠的参考。