X-cor夹层结构压缩模量有限元分析

通过两种有限元模型的对比,提出了符合实际的X-cor夹层结构压缩模量有限元计算模型,利用大型有限元软件ANSYS对其压缩模量进行了数值计算,得到了X-cor夹层结构的应力场和压缩模量.研究了Z-pin半径、密度、植入角度和体积分数的改变对模型压缩模量的影响.结果表明:X-cor夹层结构压缩模量随Z-pin植入角度增加而减小,随Z-pin半径、密度和体积分数增加而增加,且与Z-pin体积分数呈线性关系,改变Z-pin半径与改变Z-pin密度对X-cor夹层结构压缩模量影响是等效的.通过有限元模型的计算,得到了X-cor夹层结构参数对其压缩模量的影响规律,验证了所提有限元模型的合理性.     

X-cor夹层结构拉伸模量有限元分析

通过分析X-cor夹层结构中Z-pin端部的细观结构,提出Z-pin端部树脂区椭圆形态的基本假设并建立X-cor夹层结构拉伸模量的有限元模型,利用大型有限元软件ANSYS对其拉伸模量进行了数值计算.研究了Z pin植入角度、直径和密度的改变对X cor夹层结构拉伸模量的影响.结果表明:X-cor夹层结构的拉伸模量随Z-pin植入角度增加而减小,随Z-pin直径和密度增加而增加.通过有限元模型的计算,得到了X-cor夹层结构参数对其拉伸模量的影响规律,数值计算结果误差范围是±10％,验证了所提的有限元模型的合理性,说明该模型可用于预测其拉伸模量.     

X-cor夹层结构的力学性能试验研究

X-cor夹层结构比强度高,比刚度大,有望取代传统蜂窝夹层结构作为航空航天器的主承力结构材料。采用真空固化成型工艺,通过改变Z-pin的植入参数制备了X-cor夹层结构,研究了Z-pin植入角度、植入间距和直径对其平压、剪切和拉伸性能的影响。研究结果表明,Z-pin的植入参数对X-cor夹层结构的力学性能影响显著。随Z-pin植入角度的增加X-cor夹层结构的平压性能降低,剪切性能增强,拉伸模量减小,拉伸强度先增加后减小。随Z-pin植入间距和直径增加,X-cor夹层结构力学性能均增加。与泡沫夹层结构相比,X-cor夹层结构压缩、剪切和拉伸模量的测试值分别提高了1.26～5.15倍、2.50～13.56倍和1.90～2.71倍,压缩、剪切和拉伸测试值分别提高了1.63～9.20倍、1.28～2.03倍和1.01～2.30倍。     

X-cor夹层结构的剪切模量实验与分析

通过力学分析得到考虑Z-Pin拉压受力情况的X-cor夹层结构剪切模量的解析式,并通过剪切刚度实验值和理论值的对比分析,得到考虑刚度折减系数M的修正理论公式。结果表明:加载过程中,Z-Pin从面板拔出是剪切刚度折减的原因。通过缩小Z-Pin长度的差异及提高Z-Pin从面板拉脱力的大小增大剪切刚度折减系数M,进而提高夹层结构的剪切刚度。     

玻璃纤维制备X-cor夹层结构工艺及压缩性能研究

研究了玻璃纤维制备复合材料夹层结构X-cor的工艺,探索了X-cor夹层结构压缩性能及植入角度、密度、Pin直径等因素对压缩性能的影响.同普通泡沫夹层结构相比,X-cor夹层结构的压缩强度提高9.7倍,压缩模量提高17.9倍.随着植入角的增加,单位体积分数的Pin对X-cor夹层结构的强度和模量的增强效率均提高;不同直径Pin对X-cor夹层结构影响不同,大直径Pin对X-cor夹层结构强度增强效率高;小直径Pin对X-cor夹层结构模量增强效率高.     

玻璃纤维制备X-cor夹层结构工艺及压缩性能研究EI

研究了玻璃纤维制备复合材料夹层结构X-cor的工艺,探索了X-cor夹层结构压缩性能及植入角度、密度、Pin直径等因素对压缩性能的影响.同普通泡沫夹层结构相比,X-cor夹层结构的压缩强度提高9.7倍,压缩模量提高17.9倍.随着植入角的增加,单位体积分数的Pin对X-cor夹层结构的强度和模量的增强效率均提高;不同直径Pin对X-cor夹层结构影响不同,大直径Pin对X-cor夹层结构强度增强效率高;小直径Pin对X-cor夹层结构模量增强效率高.     

X-cor夹层结构复合材料力学性能实验研究进展

作为一种新型复合材料夹层结构,X-cor夹层结构具有高刚性、抗冲击、损伤容限大等优点,可以取代传统蜂窝夹层结构作为航空航天器主承力结构材料.X-cor夹层结构的突出优点是具有可设计性,通过改变面板、芯材和增强物的几何物理参数,可以获得需要的力学性能.本文综述了国内外X-cor夹层结构力学性能的实验研究进展,讨论了静态载荷和动态载荷下X-cor夹层结构的力学性能、损伤机理和失效模式,提出了X-cor夹层结构尚需深入研究的各类问题.     

聚氨酯弹性体隔板夹层结构的等效参数计算

针对聚氨酯弹性体的隔板夹层结构,阐述了多种不同的等效参数计算方法,并对等效参数进行计算。首先讨论和计算了不考虑结构剪切变形时的整体结构等效参数计算方法,将整体夹层结构等效为正交各向异性薄板,给出了考虑夹芯抗弯刚度的整体刚度系数表达式。其次,在考虑夹层结构夹芯存在剪切变形的情况下,推导了由分隔隔板和聚氨酯弹性体组成的夹芯胞元的等效弹性常数;最后,使用基于应变能密度等效分析的有限元方法对夹芯胞元等效弹性常数进行计算,并与理论分析结果进行对比,二者误差在10%以内。     

K-cor增强泡沫夹层结构制备与力学性能

选取NHZP-1型双马树脂拉挤Z-pin, 并结合差示扫描量热法(DSC)测定及工艺参数优化来调控其固化度, 将Z-pin按70°角(Z-pin植入方向与水平方向夹角)植入Rohacell-51WF泡沫、 采用5429/HT7双马单向预浸料作为蒙皮, 成功制备K-cor夹层结构, 并展开了相应的力学性能测试。根据Z-pin在K-cor与X-cor夹层中与蒙皮结合方式差异建立微观拉伸结构简图, 并借助欧拉杆屈曲模型来估算其临界失稳载荷, 定性分析了平面压缩过程中Z-pin的破坏模式与增强机制。结果表明: Z-pin固化度为62.74%时, K-cor夹层结构的平面拉伸强度和模量分别为1.55 MPa与88.56 MPa, 平面压缩强度和模量高达3.61 MPa与128.84 MPa, 均比空白泡沫试样和具有相同Z-pin参数的X-cor夹层结构有所提高。     

X状Z-pin增强泡沫夹层结构的剪切性能

通过不同Z-pin角度(15°和25°)和夹芯厚度(8mm和12.7mm)的X状Z-pin增强泡沫夹层材料的剪切性能试验, 与相同材料同尺寸的未增强件进行对比, 考察X状Z-pin对泡沫夹层结构的增强作用。试验结果表明, X状Z-pin增强使材料的剪切强度和刚度都有较大幅度的提高; 同时, Z-pin的加入使该结构具有与传统泡沫夹层材料不同的剪切破坏形式。在此基础上, 结合空间网架结构和等效夹杂方法, 提出了X状Z-pin增强泡沫夹层结构剪切刚度模型, 计算结果与试验值符合良好。结果表明, X状Z-pin增强不仅能大幅度提高泡沫夹层结构的剪切性能, 并具有良好的可设计性, 可以通过改变Z-pin角度和材料等改变其力学性能。      

用有限元法计算飞秒激光双光子成型点弹性模量

采用有限元法对材料为SCR500的飞秒激光双光子成型点力学性能进行建模及仿真计算，得出了不同弹性模量下成型点与探针之间的作用力．进而利用原子力显微镜接触模式，选用无针尖探针，测量了成型点的力学性能，得出了相同位移载荷下成型点与探针之间的作用力．将测量结果和仿真结果进行比较，推算出成型点的弹性模量．分析结果表明。双光子固化成型点的弹性模量大约为宏观材料弹性模量的1／7．这为进一步研究双光子飞秒激光加工微器件的力学性能提供了基础．     

钛纤维多孔材料压缩性能的有限元分析

借助ABAQUS软件的ABAQUS/CAE模块对经数字图像分析软件处理后抽象为金属格子的钛纤维多孔材料模型进行网格划分后并施加载荷进行压缩模拟。通过Von Mises屈服准则和各向同性强化准则,建立多个三维几何模型,研究了压缩过程的曲线形状和趋势,确定了钛纤维多孔材料的孔隙率,孔形状、分布,丝径等不同结构参数对压缩性能的影响规律。     

瓦楞纸板横向边压强度有限元分析

目的基于有限元软件Ansys建立A,C,B,E型瓦楞纸板的有限元模型,对其横向边压强度进行屈曲分析,同时研究试样裁切位置对瓦楞纸板横向边压强度的影响。方法有限元分析方法将结构对纸板边压强度的影响从众多因素中解耦,消除其他因素对结果的影响。结果 A,C,B,E型纸板平均抗压能力比为5∶4∶2∶1,仅裁切位置不同对纸板横向抗压能力的影响达到16%。结论大瓦楞有更好的横向抗压能力,楞高是影响瓦楞纸板横向抗压能力的主要因素,裁切位置的不同也会影响瓦楞纸板的横向抗压能力。     

泡沫铝材料弹性模量有限元模拟

采用C语言建立了3种泡沫铝材料模型,即不均匀结构模型、均匀结构模型和大孔缺陷结构模型,更符合实际泡沫铝材料的结构.利用ANSYS软件对建立的模型进行了有限元分析,得到了不同模型相对密度与弹性模量的关系,指出其弹性模量与密度呈指数关系.     

Three-Dimensional Finite Element Analysis of Tensile-Shear Spot-Welded Joints in Tensile and Compressive Loading Conditions

Three-dimensional finite element analysis is applied to verify mechanical behavior of spot welds for one, three and five spot welds under tensile and compressive loading conditions. The elastic-plastic stress distribution at edge of hot spot weld is used for strength calculations. To obtain exact and reliable results for finite element analysis of spot welds, which are generally very small relative to other dimensions, sub-modeling technique is applied. The proposed numerical calculation scheme allows one to take into account the material parameters and geometrical non-linearity effects related to a gap between thin plates, buckling, etc. We provide the analysis of elastic and elastoplastic behavior of specimens with various configuration of spot welds subjected to tensile and compressive axial loads.     

基于SolidWorks的中空塑料包装容器耐内压强度有限元分析

目的研究在不同壁厚、不同直径条件下,中空塑料包装容器承载内压强度的能力。方法主要通过Solid Works软件设计出了不同壁厚、不同直径和不同结构的包装容器3D模型,然后进行了有限元分析。结果通过多次试验和数据处理,得出了塑料包装容器承载内压强的能力与包装瓶壁厚、直径之间的关系公式。结论经过测试发现在碳酸饮料灌装压力0.5 MPa的条件下,包装容器壁厚至少要大于1.5 mm,瓶体才不会破裂,测试结果也为今后中空塑料包装容器的设计提供了一定的参考。     

Finite Element Modeling of Compressive Deformation of Super-long Vertically Aligned Carbon Nanotubes

The super-long, vertically aligned carbon nanotubes (SL-VACNTs) are novel carbon nanomaterial produced from template-free synthesis. The mechanical responses of such material have been investigated by continuum finite element modeling and compared with experimental observations. The crushable foam model has been adequate in modeling the stress-strain curve and deformation of the SL-VACNTs under compression. SL-VACNTs are seen to exhibit transient elastic deformation at small displacement and then plastic deformation at large displacement. The deformation mostly occur at the position immediately beneath the compression platen (indenter face) due to the high stress/strain concentrations.     

有限元仿真技术在板材成形中的应用

有限元仿真技术具有很强的经济性和柔性,已广泛应用于汽车钢铁工业领域。文中论述了板材成形有限元仿真分析的关键技术及其研究进展,并采用动力显式有限元软件LS-DYNA对轻型车侧围后外板零件冲压成形过程进行了仿真计算,分析了变形过程的金属流动规律。