拓扑优化在飞行器复合材料梁截面设计中的应用

飞行器现代结构设计中越来越多地采用复合材料梁来完成以往由复杂机械完成的功能,而对这些梁的刚度性能往往有特殊的要,需要通过优化来合理确定梁截面的布局和尺寸。建立了以刚度性能为目标和约束的复合材料梁截面的拓扑优化设计方法。对一个承担扭转变形功能的柔性梁算例,通过拓扑优化得到了截面的最优拓扑,进而根据最优拓扑进行形状和尺寸优化,得到了最优的截面布局。     

飞行器结构轻量化研究与结构复合材料的发展

本文以结构轻量化为目的，用力学分析方法对结构复合材料的发展进行深入讨论，以揭示其研究和发展与宇航结构应用的相互关联与影响。并探讨如何加强这个课题的研究工作。     

夹芯复合材料箱形导梁的挠度分析

为了分析夹芯复合材料箱形导梁的挠度,采用理论和数值分析相结合的方法,计算了夹芯复合材料箱形导梁的挠度。将夹芯复合材料箱形导梁等效为等刚度等跨度的各向同性箱形梁,应用初等梁理论计算了考虑剪切变形的箱形导梁挠度。建立了夹芯复合材料箱形导梁的有限元模型,得到了夹芯复合材料箱形导梁挠度的数值解。解析解与数值解吻合良好,说明了夹芯复合材料箱形导梁挠度计算的正确性。     

先进复合材料导弹结构的设计与分析

本文介绍了一种使用先进复合材料作为先进导弹的主要及辅助结构系统的初步设计方案,并论证了其制造工艺。精密安装的内部梁结构,可承受大载荷的检查口盖及各部件连接等都反映出先进复合材料的特有的设计特点。还证明了使用该材料比用金属材料重量减轻了很多。     

碳纤维复合材料盒形梁的结构分析和试验研究

本文介绍碳纤维复合材料盒形梁在扭转和弯曲变形时的力学性能,并采用工程估算方法与实验结果进行分析和比较。碳纤维复合材料盒形梁具有较高的强度和刚度,在航空航天结构中得到广泛的应用。     

自动编织三向复合材料结构

三向纤维增强复合材料已应用于一些导弹和航天器结构。其优越性能也得到了验证。它的应用包括碳-碳、碳-环氧结构。自动化编织技术成型的三向碳纤维织物是由法国宇航公司研制的。经浸渍和处理成碳-碳或碳-环氧结构。已经验证的结构包括碳-碳ITEs和火箭喷管出口锥、碳-环氧火箭发动机壳体连接环。其它的应用潜力包括卫星桁架连接件和用于宇宙空间站组件的冲击遮护板。这些结构的先进性在于:自动化制造、力学性能高、可靠性好。     

复合材料身管动态特性分析

复合材料身管是在高速、强冲击等极为恶劣的环境下工作的,其动态性能的好坏将直接影响到整个火炮系统的性能,因此,对复合材料身管的动态性能进行分析具有重要的意义．本文中基于复合材料力学、火炮发射动力学和有限元方法,建立了复合材料身管的分析模型,对纤维增强复合材料身管进行了模态和瞬态响应两方面的分析,作为比较,本文也建立了金属身管的分析模型．分析结果表明,复合材料身管较全金属身管,重量得到了减轻,经过合理的纤维缠绕设计,其动态性能也得到很好的改善．     

运载火箭用的先进复合材料结构

先进复合材料按传统观念不能用于一次性运载火箭的主结构。固然,减轻重量对于运载火箭是很重要的,但是复合材料的优良性能还不具备足够的吸引力,还不能足以证明已作过的研制件和合格品的必要成本能替代现有金属材料的结构设计。现有的运载任务正促使运载火箭向其运载能力的极限推进,特别强调需要研制大推力的大型运载火箭,以便在合理的成本条件下保证进入太空。麦克唐纳·道格拉斯空间系统公司正积极为先进运载系统研完重量轻、成本低的复合材料结构,为现有的一次性使用的运载火箭,如德尔它、大力神、宇宙神等运载火箭,提供可行的工艺方案。     

导弹结构用的有机复合材料

本文介绍了用先进复合材料作为导弹第四级(末助推推进系统)主结构和辅助结构材料的一个初步设计方案,并根据通常采用的金属材料方案确立了复合材料方案的重量、成本及性能指标。结果表明,复合材料的导弹结构不仅能满足严格的系统设计要求和设计标准,而且能提高性能(由于减轻了重量)。导弹结构应用这种复合材料在成本上与金属材料相比也有竞争力。     

Al-Pb新型复合电极材料的制备及其性能研究

寻求一种好的电极材料一直是蓄电池工业和湿法冶金工业竞相发展的重要课题。实验以Bi作为Al、Pb之间的结合介质,制备出Al-Bi-Pb的复合电极材料。该Al-Bi-Pb复合电极材料与传统Pb合金电极材料相比,具有抗弯强度提高,极化电位降低,电阻小等特点。     

复合材料宏细观结合的随机渐进失效分析

考虑纤维强度的分散性,采用渐进失效方法,结合有限元及等参化有限体积细观力学实现了复合材料宏细观结合的随机渐进失效分析。用该方法对两类单向增强芳纶复合材料拉伸试件拉伸过程进行数值模拟,结果表明,当考虑纤维强度的分散性时,复合材料失效具有很大的随机性;复合材料强度受纤维强度分散性的影响,当纤维平均强度减小或纤维强度分散性增大时,复合材料强度减小。模拟得到的应力-应变曲线与实验具有很好的一致性。     

稀疏颗粒增强镍基复合材料的应力场及损伤分析

陶瓷颗粒增强镍基合金复合材料是一种性能优良的复合材料,它能够将增强相和基体的性能相结合。应用细观力学和有限元理论将复合材料简化为含两个陶瓷颗粒的单胞,对材料单向拉伸下的应力场进行模拟,分析其应力的分布情况和复合材料的性能特征。结果表明,单胞中的应力是不均匀的,高刚度颗粒的界面附近应力最大并将首先破坏。最后利用单元消去技术模拟材料开裂情况下的应力场变化及裂纹扩展路径。研究对于理论分析和实验具有一定的参考和指导作用。     

复合材料格栅结构的力学性能研究

先进复合材料格栅结构(AGS)是一种新型的高性能结构材料,为对其力学性能进行研究,采用玻璃纤维复合材料制备三角形格栅试件,应用电阻式应变传感器对其力学性能进行测试,测试结果与有限元仿真结果基本吻合。在此基础上,分别对正三角形格栅和六边形蜂窝结构进行有限元分析。结果表明:单面蒙皮时,三角格栅结构的抗弯性能优于六边形蜂窝结构;双面蒙皮时,抗弯性能的优劣取决于蒙皮厚度。     

一种定向断裂复合材料的结构研究

提出一种新的定向断裂复合材料结构,采用拓扑自锁原理满足结构待用期的强度和刚度要求,应用复合工艺人工成型规则裂纹以产生应力集中使结构能满足定向断裂的要求。对定向断裂复合材料的结构、功能进行了设计和分析,以求达到最优效果。经实验验证,该结构能按预期的方向实现断裂。     

含织物增强内衬复合材料气囊的制备及其拉伸性能研究

介绍一种新型的织物增强复合材料气囊,通过对不同方向、速率的拉伸试验进行比较,探讨该复合材料的拉伸性能。结果表明,该复合材料具有较好的拉伸性能,且横向和纵向相同,其拉伸断裂为脆性断裂。研究结果为该新型织物增强复合材料的应用提供了必要基础。     

3,4-二（3-氰基氧化呋咱基）氧化呋咱合成、晶体结构与性能

以3,4-二氰基氧化呋咱为原料,利用氰基的多步官能团转化合成了联三氧化呋咱含能化合物3,4-二(3-氰基氧化呋咱基)氧化呋咱(BCTFO).利用红外光谱、核磁共振、元素分析对产物结构进行了表征,结合GIAO法理论模拟,完成了13C NMR和15N NMR谱的归属研究.首次培养了适合单晶X-射线衍射分析的BCTFO单晶,测试结果发现BCTFO属于单斜晶系,空间群为C2/c,a=19.742(4)?,b=8.851(2)?,c=29.275(7)?,V=4951.3(19)?3,Z=8,ρ=1.75 g?cm-3,F(000)=2600,S=1.043,R1=0.0491,wR2=0.1375.基于实测密度(ρ=1.76 g?cm-3)和预估生成焓(ΔfH(s)=806.7 kJ?mol-1),利用Explo5(V6.04)软件预估BCTFO的爆速(D)和爆压(P)分别为8086 m·s-1和27.3 GPa.采用差示扫描量热仪(DSC)和热重分析仪(TG)研究了BCTFO的热分解过程,其热分解峰温为235.4℃.按BAM标准方法测试BCTFO的感度,其撞击感度为16 J,摩擦感度为330 N.     

层状木基复合材料的制备及其电磁性能

金属铜箔为反射层,以铁氧体吸波片为吸波层,分别与人造板复合,制成层状木基复合材料,研究该复合材料的电磁参数及其屏蔽效能和反射率随铁氧体含量的变化。结果表明,所制备的层状木基复合材料在频率小于500 MHz时平均为90 dB左右,当频率大于700 MHz时,其屏蔽效能随着MnZn铁氧体含量的增加略有下降,在铁氧体的质量分数为80%时,其屏蔽效能为78dB左右,复合材料的反射率随着铁氧体吸收剂含量的增加,吸收峰带宽增加,在1.11 GHz处其反射率为-9.57 dB,反射率小于-5dB的带宽范围在818 MHz～1.5 GHz。     

聚四氟乙烯/陶瓷/玻璃纤维复合介质的性能研究

采用热压工艺制得聚四氟乙烯/陶瓷/玻璃纤维复合介质材料。复合介质材料的介电常数随着PTFE和玻璃纤维含量的增加而减小;当复合介质中不含玻璃纤维时,随着陶瓷粉料的质量分数从40%增加到65%时,材料的弹性模量先减小后增加;加入玻璃纤维可以增加材料的弹性模量,对于PTFE的质量分数为40%的复合介质,玻璃纤维加入的质量分数不应大于15%,聚四氟乙烯/陶瓷/玻璃纤维复合介质的微观结构致密、形成了完整的一体。     

泡沫铝复合材料的动态压缩试验研究和吸能分析

随着武器科技的发展,对吸能防护材料要求越来越高。采用分离式Hopkinson压杆(SHPB)试验技术对泡沫铝,铝-脂-胶复合材料,填充环氧树脂的泡沫铝冲击压缩性能进行研究,得到3种材料的应力-应变曲线,并对其进行吸能性能分析。结果表明,铝-脂-胶复合材料具有非常好的吸能特性。铝-脂-胶复合材料可作为一种新型的高性能吸能防护材料。