复合材料层合板低速冲击及其剩余压缩强度

为了研究冲击能量对层合结构冲击性能及吸能特性的影响规律,本文主要采用不同冲击能量作用下的复合材料层合板低速冲击性能及其剩余压缩强度的研究方法.通过低速冲击实验,研究了冲击能量对复合材料层合板的损伤影响.通过准静态压缩试验,较好地分析冲击能量对试件的压缩剩余强度的影响.     

复合材料层合板低速冲击损伤阻抗性能影响因素研究

基于复合材料层合板的结构特点及典型损伤和破坏模式,建立了基于ABAQUS有限元软件的复合材料层合板低速冲击模型.与实验数据对比结果表明,该模型可以准确地模拟复合材料层合板低速冲击损伤阻抗特性.采用该有限元模型,研究复合材料层合板的铺层材料面内性能和铺层角度等参数对其在低速冲击作用下损伤阻抗性能的影响规律.分析结果表明,提高铺层纤维方向拉伸模量可明显提升其抗冲击损伤能力,在复合材料层合板中增加±45°铺层数量能明显提升其抗分层能力,而提高其它方向弹性模量对复合材料层合板低速冲击损伤阻抗性能的影响不明显.     

混杂方式对CF/GF/环氧混杂复合材料低速冲击性能的影响

针对复合材料抗低速冲击性能较差的不足,利用通用有限元软件ABAQUS建立了5种不同形式的混杂复合材料。利用基于刚度衰减的VUMAT子程序,对不同形式的混杂层合板进行了低速冲击仿真实验。结果表明:与纯碳纤维增强环氧树脂复合材料相比,玻璃纤维的添加可以提高材料的韧性,从而增加层合板的抗冲击性能;不同混杂方式的复合材料在承受冲击载荷时,吸收的能量不同,玻璃纤维靠近层合板表面铺设时吸收的能量最多,当玻璃纤维的布置靠近层合板上下表面时,材料的抗冲击性能提升最为明显。     

GLARE层合板抗低速冲击性能分析与数值模拟

采用不同冲击能量对玻璃纤维增强铝合金层合板(GLARE层合板)进行落锤低速冲击试验,得到了冲击载荷、位移和能量与时间的关系曲线。在不同冲击能量下,对层合板的冲击响应以及冲击过程中的损伤演化进行了分析。结果表明,不同冲击能量下基体压缩损伤面积随着冲击能量的增大而增大,而冲击能量相同时,受冲击面方向的第一、二层基体拉伸损伤面积远大于第三、四层,玻璃纤维/环氧树脂预浸料的铺层顺序以及方向是影响层合板抗冲击性能的主要因素。基于ABAQUS建立了GLARE层合板的低速冲击有限元分析模型,数值模拟结果说明:在低能量冲击时采用延性损伤准则作为铝合金材料的损伤判据是合理的。     

复合材料层合板低速冲击后剩余压缩强度研究

应用有限元显式算法计算层合板冲击后压缩强度(CAI值)。建立实体单元与cohesive界面单元相结合的层合板有限元分析模型。首先进行层合板受离面低速冲击中损伤过程的数值模拟,再以该步分析结果(损伤状态)作为初始损伤,进行面内压缩下层合板破坏过程数值模拟。从而实现了层合板从冲击损伤到冲击后压缩破坏的全过程分析。模型应用面内和层间损伤逐渐累积的算法。通过不同加载速率下的分析,考察了显式算法在准静态CAI计算中的可用性。冲击损伤特征、冲击后压缩破坏特征及CAI的计算值与试验结果有良好的一致性,表明文中所采用的模型、算法与损伤处理方法是合理的。     

碳布增强木质层合板的有限元渐进损伤分析

为了提高复合材料的性能,以碳布增强木质层合板为样板,建立了有限元渐进损伤分析模型.采用Hashin失效准则和BK失效准则作为失效判断依据,并采用退化方法进行了试验分析.利用ABAQUS/Explicit软件进行参数化建模,并对层合板在低速冲击作用下的损伤进行预测分析.结果表明,与0铺层型层合板的分层面积相比,碳布增强型木质层合板的分层面积约减小了50%.冲击接触力的试验值和计算值吻合良好,验证了退化模型的可行性与有限元模型的有效性.     

基于FBG传感的CFRP层合板低速冲击响应监测

运用有限元分析软件ABAQUS对碳纤维复合材料(CFRP)层合板在低速冲击作用下的响应进行了模拟,发现了冲击过程中随着冲击能量的增大,层内最大应力随之增大的现象.实验利用光纤光栅(FBG)传感器受到应力作用后光栅中心波长随应力增大而增大的特性,对埋有FBG传感器的CFRP层合板进行低速冲击响应监测实验,并对解调仪采集的中心波长值进行分析,得到冲击能量与中心波长偏移峰值的关系.实验结果表明:埋有CFRP层合板中的FBG传感器能准确捕捉到瞬间冲击信号,并且FBG传感器中心波长偏移峰值能反映冲击能量的大小,随着冲击能量增大,中心波长偏移峰值增大,层内最大应力也随之增大.     

不同孔隙率CFRP层合板冲击损伤分析

为了建立适用于织物纤维增强复合材料层合板的冲击损伤失效准则,在适用于复合材料单向板低速冲击失效准则的基础上,改进了纤维及基体破坏的失效准则.对于织物纤维增强复合材料层合板,分别考虑了经向纤维破坏、纬向纤维破坏、基体法向挤压破坏、分层破坏等冲击损伤形式.使用ABAQUS软件建立有限元模型,结合刚度突然退化模型,通过引入不同孔隙率复合材料的基本强度参数,较为准确地预测了不同孔隙率的织物碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的冲击损伤投影面积.     

含孔隙碳纤维/环氧树脂层合板力学性能模拟

为了探究孔隙率对织物碳纤维/环氧树脂复合材料层合板拉伸强度和压缩强度的影响规律,分别测量了孔隙率为0.33%、0.71%及1.50%的复合材料层合板的拉伸强度及压缩强度并进行有限元模拟.试验结果表明:随着孔隙率的增加,复合材料层合板的拉伸强度和压缩强度均呈下降趋势.建立了适用于织物纤维增强复合材料的静态力学强度的失效准则,结合刚度突然退化模型,通过引入不同孔隙率复合材料的基本强度参数,使用ABAQUS软件建立有限元模型,对不同孔隙率的织物碳纤维/环氧树脂复合材料层合板的拉伸强度及压缩强度进行了较为准确的预测.     

FRP/金属混杂层合板低速冲击损伤数值分析

在三维动态有限元分析的基础上，对层合板的低速冲击损伤进行数值模拟，研究其在受载过程中的应力状态，并用Chang-Chang面内失效准则和分层判据进行损伤分析．对损伤的单元进行相应的刚度退化和分层形状、面积的模拟计算．通过具体算例以及与文献中的结果相比较．验证了模型的可靠性和方法的有效性，并对比了纤维增强金属层合板（FRMLs）与传统纤维增强复合材料层合板（FRP）的冲击损伤面积．说明FRMLs具有较好的抗冲击性能。     

岩石声发射测量地应力信号处理技术研究

针对目前岩石声发射信号处理存在的问题,在对岩石声发射技术和信号处理技术归纳的基础上,对比了目前各种信号处理的方法,指出了小波分析理论满足岩石声发射信号处理的要求;接着,利用频谱分析等找出岩石声发射信号的频率范围;进而,通过分析研究得到合适的小波基、阂值形式;最后,对信号进行分解、去噪、重构和压缩．经理论分析和实例结果说明,借助Matlab软件,应用小波分析和小波包分析理论,可有效进行岩石声发射信号分析和处理．     

基于声发射技术的高韧性水泥基复合材料开裂损伤特性

研究了同等抗压强度等级的普通混凝土和高韧性水泥基复合材料的抗弯拉力学性能,采用声发射(AE)技术对比检测和分析了二者在三分点弯曲荷载作用下的开裂损伤规律。力学测试结果表明,高韧性水泥基复合材料具有较高的抗弯拉强度和应变硬化能力。AE检测结果表明,随着普通混凝土强度的增大,AE信号幅度增大,但其AE事件总数增长规律和幅值分布规律与强度无明显关系;高韧性水泥基复合材料AE信号的幅值和分布密度均比同等抗压强度等级的普通混凝土小;普通混凝土试件的断裂过程区主要集中在断裂面附近,而高韧性水泥基复合材料基本已覆盖了整个纯弯段,在细密裂缝的扩展过程中高强纤维对裂尖能量进行了有效的吸收和传递。     

天然气管道阀门内漏声发射信号特征研究

通过理论分析的方法建立阀门内漏过程中气体体积泄漏率与声发射信号特征参数均方根(AERES)函数关系,利用研制的实验平台进行了阀门气体内漏检测实验,利用小波包变换方法分别对球阀和截止阀内漏过程产生的声发射信号进行频谱特性分析研究,实验结果表明,经过3层小波包分解后的信号能量主要集中在12.5～75kHz。且声发射信号特征参数均方根(AERES)能有效反映气体体积泄漏率,因此可以利用声发射技术检测阀门是否内漏并估算其泄漏率。     

振动环境中法兰连接结构状态的声发射辨识

在法兰连接结构振动试验的基础上,利用MATLAB对采集到的声发射信号进行处理,主要对重构后的信号进行分析。用特征频带与优势频带的概念,确定出小波包分解层数,得到声发射信号的频带分布特征。利用小波包能量百分比定量给出优势频带及其与扭矩之间的关系,发现能量随扭矩变化具有一定规律性,并提出用小波包能量谱变化率这一指标来表达其规律特征,从而实现对连接结构状态的辨识。     

点荷载下岩石记忆效应的声发射数值模拟试验研究

利用岩石破裂过程数值模拟软件RFPA对点荷载下岩石的声发射特征进行数值模拟,通过对试验循环声发射事件数强度百分比、声发射累积数的应变百分比及声发射空间分布进行对比,发现点荷载下岩石不仅对先期应力具有很好的记忆效应,对先期最大线应变也有明显的记忆能力.     

多层包扎尿素合成塔无损评价方法

利用声发射技术对一台多层包扎尿素合成塔进行了检测和整体性状况评价,并用超声相控阵成像方法对声发射集中定位源进行了复验.试验结果表明,声发射能够有效检出深环焊缝中存在的活性缺陷,超声相控阵技术能实现活性埋藏缺陷的精确定位和测量.采用以声发射技术为主,结合超声相控阵技术的无损检测方法能够实现带有深环焊缝的多层包扎容器的无损评价.     

Acoustic emission characteristics and stress release rate of coal samples in different dynamic destruction time

Considering the importance of the prediction of rock burst disasters, and in order to grasp the law of acoustic emission(AE) of coal samples in different dynamic destruction time, the SH-II AE monitoring system was adopted to monitor the failure process of coal samples. The study of the change rule of the AE numbers, energy, ‘b' value and spectrum in the micro crack propagation process of the coal samples shows that as dynamic damage time went by, AE presented high-energy counts and the accumulated counts increased during the compression phase. The AE energy and cumulative counts increased during the elastic stage. The AE blank area increased gradually and the blank lines were more and more obvious in the molding stage. The AE counts and energy showed a trend of decrease in the residual damage phase.AE ‘b' values gradually became sparse, and the large scale cracks percentage compared with micro cracks decreased and the degree of damage decreased. The AE frequency spectrum peak went from the residual damage phase to the molding phase, and finally it was nearly stable, besides the bandwidth of the main frequency is gradually narrowed. Also, the frequency peak changed from single peak frequency to bi-peak frequency and to the single peak frequency. Uniaxial compressive strength is more sensitive than the elastic modulus to dynamic damage time.     

DOP与OPE的含量对BaSO4填充聚氯乙烯基隔音复合材料性能的影响

将邻苯二甲酸二辛酯（DOP）与氯化聚乙烯（CPE）按照不同的质量份数加入到BaSO4填充聚氯乙烯基（PVC）隔音复合材料中,探讨DOP与CPE的含量对BaSO4填充聚氯乙烯基隔音复合材料隔声性能的影响,利用BSWAVS302USB双通道声学分析仪,万能材料试验机,动态热机械分析仪测试了材料的隔声性能,力学性能,阻尼性能。结果显示：当PVC相对质量为100份,DOP为50份,CPE为20份时对低频具有较好的隔声性能,当DOP相对质量为80份,CPE为20份时对中频具有较好的隔声性能,对高频影响较小。     

声发射技术在拱桥吊杆损伤监测中的应用

目的为了克服常规无损检测方法不能动态监测吊杆损伤程度和类型，提出利用声发射技术监测吊杆损伤的活性.方法使用上升时间和持续时间关系图确定有效信号，设置浮动门槛值和增设警卫传感器去掉环境噪声；运用声发射参数法分析吊杆内水泥砂浆和钢绞线的损伤程度，并且还使用波形分析技术判断吊杆的损伤类型；在此基础上，对四川峨边大渡河拱桥的所有吊杆进行了全面的声发射在线监测.结果结果表明声发射信号幅值、能量、计数随时间实时变化图能直观显示吊杆的损伤程度关系；波形和频率范围上的差异能有效判断各种损伤类型，其监测结果与实际情况非常吻合.结论采用合理的降噪手段和识别方法，能够从强噪声环境中提取有效声发射信号，声发射特征参数相关图和波形分析技术能够动态监测拱桥吊杆的损伤程度和类型.