弯矩作用下热塑性复合材料平面曲梁弹塑性特性分析

热塑性复合材料综合力学性能优异,具有广阔的应用前景.针对弯矩作用下热塑性复合材料平面曲梁进行了静力学建模及弹塑性特性分析.根据极坐标系下平面应力问题的基本方程,基于单参数塑性模型、相关塑性流动准则以及线性应变强化规律,建立了曲梁的控制方程,得到了曲梁应力和位移的解析解.在此基础上,系统分析了曲梁几何尺寸对截面应力分布的影响,并结合Hashin失效准则对曲梁失效形式进行判断.结果 表明,所建模型在研究热塑性复合材料平面纯弯曲梁弹塑性特性问题中准确有效,曲梁失效形式与径厚比密切相关.     

复合材料结构的弯曲问题及其最近研究动向

复合材料结构的弯曲问题及其最近研究动向一、前言复合材料是由两种以上的材料压制而成，从整体而言，具有很多独特的性能。这种说法是比较古老的，而现在说起复合材料就意味着如ＦＲＰ（纤维增强塑料）等先进复合材料。它与金属相比较，具有高的比强度（强度Ｊ比重）和比...     

平面曲梁纯弯曲等价定理及其试验验证

平面曲梁的纯弯曲过程是固体力学领域中的一个重要分支,但是由于曲梁初始曲率的存在,导致对其精确解析的复杂性。相对而言,直梁的平面弯曲及弹复过程却相对容易实现定量预测。为简化平面曲梁纯弯曲的理论分析模型,针对小曲率平面曲梁的小弯曲变形特点,通过引入曲梁截面弯曲应变的线性分布假设导出曲梁纯弯等价定理。基于板材的四点弯曲特点,同时依托于高精度的三坐标测量仪器,采用不同的板坯试样在不同的弯曲工艺条件下的试验验证该等价定理的可行性。最终试验结果表明,采用直梁弯曲的曲率叠加曲梁初始曲率的方式来代替曲梁弯曲后曲率值,最终结果的绝对误差小于5×10–5,相对误差不大于4.5%,完全满足工程精度的需求。     

复合材料层间增韧机理的有限元分析

在复合材料层间植入韧性夹层,可以有效提高层间韧性,其增韧机理在于夹层可以有效降低纤维层对裂纹尖端的约束,并降低裂纹尖端应力.文中建立层间裂纹的有限元模型,采用数值分析方法,分别计算加入夹层前后裂纹尖端的J积分值、应力强度因子以及裂纹尖端的应力场.计算结果表明,加入夹层后Ⅰ型和Ⅱ型层间裂纹尖端的J积分、应力强度因子和裂尖应力场均显著降低,并指出在夹层和相邻纤维层间界面附近出现的高应力区是造成界面失效的一个原因.     

光致弯曲驱动曲梁的挠曲线方程求解

针对新型光致形变聚合物的特点,根据光致弯曲驱动曲梁的平面弯曲模型,引入光致应变、光致轴力和光致弯矩的概念,建立了光致弯曲驱动曲梁平面弯曲变形的挠曲线方程。在半圆形曲梁一端固定,另一端分别为轴向约束、径向约束、轴向加径向约束的三种情况下,求解出光致弯曲驱动曲梁在光照后的驱动力及其变形。数值算例求出了一端固定一端轴向和径向约束的半圆梁在紫外线光照前后的变形量和驱动力大小,结果表明,该聚合物可望用作微机械系统的执行部件,为光致形变驱动提供了理论支持。     

多切口层合曲梁分析

建立了多切口层合曲梁分析模型,根据切口的数目和位置梁被分成若干段,每段假设一层间非连续的剪应变为厚度方向坐标的二次多项式,进而根据层间连续条件和梁面剪应力为零的条件推出能反映横向剪切变形的位移场。各段的位移场形式相同,两个相邻段之间的连续条件可通过匹配位移变量来实现,该模型具有位移场变量少和精度高等优点,文中构造了其有限元模型,比较了本文模型及其简化模型的计算精度和适用范围。     

复合材料螺栓连接失效分析

复合材料螺栓连接的孔边应力分布和其失效模式的关系一直是机械连接强度分析中十分重要的问题,不同的失效模式区域所受的应力是不同的。首先采用了适当的孔边应力函数获得了失效区域孔边径向正应力、切向正应力和剪切应力的分布,分析了不同失效模式(挤压失效、剪切失效和拉伸失效)和其所受应力的关系。随后基于螺栓连接的三维实体有限元模型,将有限元分析的结果和解析法得出的结论进行了比较,发现的解析法计算的结果和有限元结果吻合良好,验证了复合材料螺栓连接的不同失效模式和其所受应力的关系。这表明复合材料螺栓连接不同的失效模式是由不同的应力所导致的。     

SiC/TC4复合材料涡轮轴渐进失效分析

为了研究SiC/TC4复合材料涡轮轴的失效行为,提出轴结构渐进失效分析方法,建立基于Hashin失效准则的层合板模型,并开展SiC/TC4层合板拉伸试验,对比试验与仿真得到的拉伸强度以验证计算方法的有效性.模拟涡轮轴结构在轴向拉伸载荷和扭转载荷下的损伤演化过程,预测失效强度.结果表明:0°铺层时涡轮轴的拉伸强度最大;4...     

复合材料夹层梁弯曲分析的状态空间法

给出了复合材料夹层梁弯曲刚度和剪切刚度的表达式。导出了其弯曲的状态空间方程，并求出了它的通解，最后，给出了三个例子。本法求解问题简单，明显地优于以往的方法     

碳纤维复合材料弯曲撑杆成型工艺技术

对碳纤维复合材料弯曲撑杆的成型工艺方法进行了试验研究,比较分析了几种方法的优缺点。分别研究了辅层设计、吸胶工艺、热缩工艺,采用了预浸料辅层——热压罐固化工艺,制品具有厚度均匀、表面光滑平整的优点。     

复合材料梁腹板在弯剪复合载荷作用下的屈曲和后屈曲研究

针对复合材料腹板悬臂梁在弯剪复合载荷作用下的稳定性和破坏强度开展研究。通过试验获得腹板的屈曲载荷与结构破坏载荷,改进了基于试验数据确定屈曲载荷的方法。采用商用有限元软件Abaqus对试验进行数值模拟,研究复合材料梁腹板的屈曲和后屈曲特征,并通过USDFLD子程序实现对复合材料失效过程的模拟。研究表明,复合材料腹板具有典型的屈曲特征和较强的后屈曲承载能力,对其屈曲载荷、后屈曲历程和结构破坏载荷的模拟结果与试验实测结果吻合良好,对复合材料梁腹板损伤模式的模拟结果与结构实际破坏形貌相一致。     

黏弹性梁弯曲振动的复模态分析

发展复模态分析研究黏弹性梁的弯曲振动。将梁的控制方程写作状态变量的形式，然后利用复模态的正交性可解耦为无穷多个彼此独立的常微分方程组。基于固有频率和模态函数，可以得到黏弹性梁对于任意初始条件和外激励的响应。在固支梁的边界条件下确定黏弹性梁的固有频率、衰减系数和模态函数，并计算梁受两种典型的外激励时的响应。     

微加速度计在冲击载荷作用下的失效分析

抗冲击性是加速度计的一个主要性能指标,跌落实验则是一种测试结构冲击作用的有效方式,本文利用跌落实验种折叠梁式微加速度计在冲击载荷作用下的失效模式进行了研究。实验发现在微加速度计中主要存在两种主要的失效模式,即微梁结构的整体破坏和微结构在横向之间的粘附。应用拟静态和能量方法给出微结构在中冲击载荷下的响应。     

带圆孔层合板孔边层间应力分析、失效研究及软件开发

依据边界层理论分析的带圆孔对称复合材料层合板的应力解析解,开发相应的软件,计算铺层交界处的层间应力.进一步增加Hashin失效判据,得到层合板各个铺层不同失效形式下的区域分布.该软件是基于Matlab开发的,非常适用于带圆孔复合材料层合板结构打样阶段的分析.     

冲击载荷下复合材料板簧式起落架动强度研究

对冲击载荷下复合材料板簧式起落架的动强度进行研究。首先用Nastran软件辅助生成板簧的模态中性文件,将其导入Adams软件中生成板簧的柔性体,并采用刚柔混合建模对起落架落地过程进行动力学仿真;然后从动力学仿真结果中提取出板簧所受的冲击载荷,并将其施加到Nastran软件中进行动强度分析;最后通过实验测量这一过程板簧发生的冲击应变。将仿真分析和实验测量的结果对比发现,两者相差在10%左右,在工程允许范围内。实验表明仿真计算方法的合理性。     

移动质量作用下双层叠合梁的动力学分析

主要分析了移动质量作用下双层叠合梁的振动特性。在分析中移动质量的加速度是任意的。基于一些假设,列出了系统的应变能和势能,并利用广义哈密尔顿原理导出了横纵耦合的动力学方程,然后利用有限元法和Newmark法求解了该方程。数值算例表明:移动质量的速度越大,双层叠合梁的中点横向位移就越大;当移动质量位于梁中点时,中点的纵向位移为零。在其他条件相同情况下,双层叠合梁比单层梁具有较高的刚度-重量比。所得结论为设计强度高且重量轻的结构提供理论依据。     

飞机复合材料长桁面外拉伸失效分析

考虑几何、材料以及接触非线性因素,引入Hoffman材料失效准则,采用Newton-Raphson增量迭代方法建立复合材料长桁面外拉伸失效有限元仿真方法。设计验证性试验,测试三种不同长桁构型面外拉伸失效载荷和破坏模式,绘制载荷-位移曲线,证明有限元分析方法准确、有效。分析有限元和试验测试结果,研究复合材料长桁面外拉伸失效影响因素,给出飞机强度设计指导。     

含分层复合材料层合板剪切屈曲的实验研究

对含分层损伤的复合材料层合板在纯剪切条件下进行屈曲试验,并通过对试验载荷-应变曲线及损伤形貌的分析以及试验结果和有限元模拟结果的比较,得出复合材料层合板预制分层损伤面积对其剪切屈曲性能的影响.结果表明,试验件含分层损伤面积越大,其破坏载荷越大,而对应的破坏应变越大,因此分层损伤会降低复合材料层合板的承载力和刚度.含分层损伤的层合板试验件其屈曲临界载荷随着分层损伤面积的增加而减小,抗屈曲性能也随之降低.     

随机载荷下截割部输出轴可靠性分析

以"MG2×100/455-BWD"新型薄煤层采煤机截割部为工程对象,深入分析输出轴的载荷情况,以应力—强度分布的可靠性干涉理论为基础,考虑载荷作用次数,建立各关键零件故障模式下的动态可靠性模型,计算其可靠度并进行分析。以Matlab编译采煤机载荷样本、Pro/E实体建模、Ansys生成关键零件柔性体,通过专用接口Mechanism/Pro导入Adams建立采煤机截割部的刚柔耦合模型并对其进行动力学仿真,得到不同工况下关键零件的应力信息,以工况参数为神经网络训练样本,将神经网络和虚拟样机技术结合对其他工况下的应力进行预测,减少了虚拟样机的仿真时间和工作量,提高了其动态可靠性,同时为采煤机输出轴设计提供可靠的参数依据。