三维中空复合材料在天线罩上的应用研究

介绍了天线罩使用环境,天线罩材料应满足的要求(介电性能、力学性能、三防寿命、工艺性能、重量等),透波材料的选取和三维中空复合材料。对比了各种增强纤维的性能、常用树脂的介电性能、夹芯材料性能以及中空夹芯结构与实心玻璃钢结构天线罩性能,充分体现了三维中空结构的天然结构优势。     

三维中空夹芯复合材料侧压性能的有限元分析

本文利用有限元软件ANSYS,建立三维中空夹芯复合材料的结构模型,进行侧压性能研究。利用该模型,探讨了材料在1mm侧压位移载荷作用下复合材料中纤维、树脂和材料本身的应力、应变分布。结果表明,三维中空夹芯复合材料在侧压载荷作用下,上下面板中经、纬纱线交织处应力最大,最容易发生侧压破坏;芯材应力最小,不容易发生侧压破坏;复合材料在承受侧压载荷作用时,纤维起主要承载作用,树脂起次要作用;材料的破坏模式主要为树脂破裂。     

增韧复合材料的G_Ⅰ断裂韧性有限元模拟

采用Abaqus有限元仿真软件建立二维壳单元模型以及内聚力模型,运用双线性本构模型以及二次名义应力准则,对以聚酰亚胺为增韧层的复合材料进行GⅠ断裂韧性模拟,同时通过改变法相刚度、能量释放率等参数探讨对复合材料性质的影响。结果表明,模拟结果与实际情况在曲线趋势上大体一致,随着能量释放率的增大,层间韧性也随之增大,主要是纤维的抽拔、断裂等塑性屈曲对能量的吸收所致。而法相刚度对于层间失效后的脆性断裂影响显著,较大的法相刚度会导致载荷-位移曲线上下波动较大,呈现出层间脆性特性。     

NACA构型泡沫夹层复合材料空气风门的结构强度分析

泡沫夹层复合材料具有比强度、比刚度大,保温隔热性能优异等优点,广泛应用于航空航天等诸多领域,在飞机上则应用于一些载荷不大而厚度较小的部件或结构。研究的NACA构型泡沫夹层复合材料空气风门以其材料的特殊性,在组合工况下受力情况复杂,目前对其在多工况下进行强度分析的相关研究较少。以NACA构型的泡沫夹层碳纤维复合材料空气风门为研究对象,建立了有限元模型。通过重点对多工况下风门壳体的等效应力分布情况进行对比和分析,并对夹层结构各层的应力危险区域进行强度校核,得到了各工况下复合材料面板层和泡沫芯材层的应力敏感区域和失效情况,以及载荷对模型应力影响的规律。     

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。     

中空微球填充PP复合材料传热的有限元分析

应用ANSYS软件对中空微球填充聚丙烯复合材料单元中的热传递进行了有限元模拟，并计算出等效导热系数(keff)。结果表明，keff随着中空微球体积分数的增加呈线性函数形式下降，且随着微球粒径的增加有所减小。此外，三维有限元模拟的keff值高于二维，两者的差异随着中空微球体积分数的增加而增大。     

透波用三维中空复合材料研究进展

介绍了透波用三维中空织物的成型工艺,包括手糊成型、真空导流成型及高效率连续化生产工艺,并综述了透波用三维中空织物的力学性能和透波性能研究进展。指出中空复合材料具有高比强度、刚性、韧性、耐腐蚀性等,可为现代工业制造产品创造更高的附加价值,并且随着导弹、天线罩等产品对透波性能的要求,使得具有特殊结构的三维中空织物复合材料在这些领域具有很大应用前景。随着三维中空织物复合材料的广泛应用,其成型工艺将不断被更新。     

微波固化成型三维中空复合材料结构的力学性能

为了改善三维中空复合材料结构微波固化成型的固化均匀性,提出了添加外部导热附加模具和内部微波吸收剂两种不同的方法。通过试验研究了附加模具的材料、厚度以及微波吸收剂种类和含量对三维中空复合材料结构力学性能的影响。结果表明,结构的平压失效模式包括芯柱失稳和压溃,剪切失效模式为芯材剪切失效和界面脱粘,短梁弯曲的失效模式为面板/芯材界面的脱粘后屈曲破坏。相比于未添加附加模具,AlN和Al_2O_3陶瓷均可以提高结构的力学性能,但AlN的增强效果更显著。AlN模具厚度的增加不利于结构的力学性能,模具厚度从0.5 mm增加到1.5 mm时,结构的平压、剪切和芯材剪切强度均随之降低。微波吸收剂的添加均可提高中空结构的力学性能,其中剪切和芯材剪切强度随着石墨含量的增加而增加,平压强度随着石墨含量的增加先增加后降低,而Fe_3O_4含量变化则对结构力学性能的影响不显著。     

三维中空复合材料的电性能研究

为研究三维中空复合材料电性能及力学性能,采用真空导流工艺制备了三种不同高度的三维中空复合材料,采用谐振腔法研究了三种复合材料的相对介电常数(εr)、损耗角正切值(tanδ),并测试了其在1~12 GHz频带下的透波性能,同时对三种复合材料的平压强度和平拉强度进行了研究测试。研究表明:三维中空复合材料随着厚度的增加,其相对介电常数和损耗角正切值不断减小,5 mm、6 mm和8 mm三维中空复合材料的相对介电常数分别为1.93、1.77和1.62,损耗角正切值分别为0.0083、0.0078和0.0065;透波测试表明,在1~12 GHz频带下,三种材料的透波性能均小于0.2 d B;并且三维中空复合材料平压强度和平拉强度随织物高度的增加而降低,5 mm、6 mm和8 mm试样平压强度分别为5.8 MPa、4.6 MPa和3.8 MPa,平拉强度分别为7.8 MPa、6.4 MPa和5.2 MPa。以上研究说明三维中空复合材料具有优异的电性能和力学性能。     

复合材料模量对汽车传动轴固有频率的影响

利用Ansys Workbench有限元软件和脉冲激振技术,分别从有限元理论计算与实验相结合的角度研究了不同纤维增强复合材料对汽车传动轴固有频率的影响规律。采用玻璃纤维、玄武岩纤维、T700碳纤维及T800碳纤维等四种不同纤维制备了复合材料传动轴轴管,并根据GB/T 1548—2008,表征了复合材料的力学性能。利用有限元仿真与脉冲激振模态测试两种方法表征了不同纤维缠绕的复合材料汽车传动轴的固有频率。结果表明:脉冲激振模态测试传动轴的固有频率方法结果比较直观,可以准确地得到传动轴的固有频率;有限元仿真分析与脉冲激振法实测结果有一定偏差,但可以通过仿真模型的调整,使仿真结果更加准确;提高复合材料的拉伸模量是提高复合材料传动轴固有频率的有效途径之一。     

关于雷达罩蜂窝夹层结构连接的分析

本文从蜂窝夹层结构雷达罩连接处的连接方式、工艺、安装、老化、疲劳、蠕变等方面,对蜂窝夹层结构雷达罩连接进行了分析,简述了在设计雷达罩连接时应考虑到的一些情况,并对其进行了分析。总结了连接处八条设计原则,为实际设计、计算、结构优化连接接头提供了参考。     

整体中空层连织物复合材料预埋作用中的新结构

本文设计了一种新型三维结构纺织复合材料-整体中空层连结构复合材料,并对材料的侧拉、平压、低速冲击等力学性能进行测试。结果表明:此种结构复合材料各项性能完全满足一些特殊工程要求,可作为现有材料的替代品。     

PMI泡沫夹层结构的材料非线性分析

根据泡沫材料相关性能数据,定义了该材料的三维非线性弹性本构关系。利用MSC.Nastran600解算器中的用户二次开发程序接口,采用fortran语言将该本构关系写入,建立了泡沫材料的非线性有限元计算模型。采用该模型对铝面板泡沫夹层结构进行了实例分析,并将线性、弹塑性分析结果与实验结果进行了对比,验证了该模型的正确性。     

三维卷曲多孔中空涤纶的性能

通过对比试验,分析研究三维卷曲一孔、四孔、七孔涤纶中空纤维的性能特征及其与棉纤维、常规涤纶的性能差异。     

复合材料锥形壳体受轴压的有限元分析和实验研究

本文通过应用通用大型有限元分析软件ANSYS对复合材料锥形壳体进行有限元分析,同时对壳体进行轴压实验,然后通过对比有限元分析结果和实验结果,建立有限元分析和实验研究的关系。结果表明,有限元分析结果能够在一定程度上吻合实验结果,有限元分析能够对实验研究起到指导作用。     

整体中空夹层复合材料弯曲刚度研究

基于整体中空夹层复合材料的织物结构特点以及对经纬向弯曲变形现象的分析,建立两种夹层梁模型,分别推导了经向与纬向弯曲刚度的解析表达式。通过理论解、有限元解以及试验值的对比,验证了模型的合理性和准确性。在此基础上,运用本文理论方法探讨了纱线密度对整体中空夹层复合材料弯曲刚度的影响。研究表明,随着纱线密度的增加,整体中空夹层复合材料经纬向弯曲刚度均呈线性增加;经向弯曲刚度的影响因素按影响程度从大到小依次为经纱、绒经、纬纱;纬向弯曲刚度的影响因素按影响程度从大到小依次为纬纱、经纱、绒经;和纬向弯曲相比,绒经对经向弯曲刚度的影响更大。     

聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫夹芯复合材料的滚筒剥离性能研究

系统研究了泡沫密度、泡孔孔径、成型方式、芯材或蒙皮表面的糙化处理对聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫夹芯复合材料剥离强度性能的影响。研究结果表明,泡沫密度、泡孔孔径、成型方式和表面糙化对PMI夹芯复合材料的剥离强度提高均有明显作用,其中以泡沫密度和泡孔孔径影响最为显著,分别提高了157%和95%。本研究内容对如何提高PMI泡沫夹芯复合材料的剥离强度具有很好的工艺指导作用。     

尿素合成塔封头接管区和过渡区三维有限元分析

以国内大型化肥厂所采用的直径２．８ｍ高３６ｍ的尿素合成塔为例,对不同形式的接管结构和筒体与封头之间的过渡区,采用三维有限元法进行了分析计算。     

铝蒙皮整体中空夹层复合材料低速冲击的实验研究

本文采用落锤冲击试验机对铝蒙皮整体中空夹层复合材料进行了低速冲击试验.利用加速度传感器记录落锤冲击过程中加速度随时间变化曲线,通过数学处理得到了冲击栽荷、冲击点位移、材料损伤吸收能量随时间的变化曲线.探讨了铝蒙皮对整体中空夹层复合材料的低速冲击特性,如最大冲击载荷、冲击点最大位移和材料损伤时能量吸收等的影响.结果表明,附加铝蒙皮后,整体中空夹层复合材料的接触刚度、最大冲击栽荷以及材料的初始损伤能量都有明显增加.