含穿透损伤复合材料蜂窝夹芯修补结构强度分析

针对复合材料蜂窝夹芯含损及修补结构,应用渐进损伤分析方法,在验证铝蜂窝渐进损伤方法有效性的基础上,分析含穿透损伤的复合材料蜂窝夹芯结构在拉仲载荷下的失效形式与剩余强度,并进一步研究其修补结构,发现采用双面非加衬挖补修补的修理方法可以恢复结构的大部分承载能力,从而为复合材料蜂窝夹芯结构修理容限的制定提供参考.     

夹芯复合材料耐压壳工艺缺陷对承载能力的影响

为了确定工艺缺陷对夹芯复合材料耐压壳承载能力的影响程度,本文基于夹芯复合材料耐压壳静水压力试验的试验结果和数值计算结果,研究了工艺缺陷对夹芯耐压壳承载能力的影响规律。经分析发现在耐压壳成型过程中会出现三种类型的工艺缺陷。结果表明:在工艺缺陷对耐压壳体的临界屈曲载荷有一定影响,但缺陷敏感度不高。本文所提出的夹心耐压壳结构制造工艺可行的。     

蜂窝夹芯圆柱壳在冲击内压作用下的轴对称动态响应

文章应用弹性动力学理论研究了蜂窝夹芯圆柱壳在冲击内压作用下的轴对称动态响应。首先,依据均匀化理论将蜂窝夹芯材料等效为均匀连续的正交各向异性材料;其次,把动态径向位移分解为准静态部分和动态部分,推导蜂窝夹芯圆柱壳动态响应的解析表达式;最后,用有限元模拟蜂窝夹芯圆柱壳在冲击内压作用下的动态响应,并与数值结果对比。研究结果表明,这种方法计算冲击内压作用下蜂窝夹芯圆柱壳的动态响应结果精确可靠。     

夹芯复合材料耐压壳舱段仿真计算及临界环肋高度确定方法研究

本文基于Abaqus有限元仿真软件,针对夹芯复合材料耐压壳舱段有效支撑的临界环肋高度问题进行了计算分析.论文首先结合相关试验结果,对仿真计算方法进行了验证.然后建立了共3个系列15个有限元模型,对在不同腹板铺层方式、不同尺寸的T型截面舱段环肋结构支撑下的夹芯复合材料耐压壳长舱段进行了临界屈曲载荷的计算,并得到以下结论.通过设置环肋可以有效地增加夹芯复合材料耐压壳长舱段的稳定性.当环肋的支撑刚度增加到一定值时,长舱段的屈曲模态会从整体屈曲转变为被环肋边界限制在舱段范围内的的多段的单分段屈曲模态,该环肋高度称为环肋有效支撑的临界环肋高度.环肋有效支撑的临界高度可以通过屈曲载荷随腹板高度的增长趋势图中两段直线的交点位置来确定.当环肋高度大于临界环肋高度时,结构的分段屈曲载荷与环肋的属性关系不大,主要与夹芯圆柱壳自身的尺寸与材料属性有关.经计算,本文所分析的夹芯复合材料耐压壳结构其分段自身屈曲载荷可达7.0MPa.     

纤维柱增强泡沫夹芯的等效力学性能研究

纤维柱增强泡沫夹芯结构是沿厚度方向在泡沫中植入纤维柱,以提高泡沫夹芯结构的抗压性能、抗剪切性能和抗弯曲性能.根据纤维柱增强泡沫夹芯结构的这一特点,通过建立细观力学模型,并结合修正的Mori-Tanaka方法预报纤维柱增强泡沫芯材的法向弹性模量和横向剪切模量.实验结果验证了该方法预报结果的准确性.利用该模型进一步探讨了纤维柱增强泡沫夹芯结构参数对芯子等效性能的影响.结果表明,纤维柱内纤维体积的变化对结构的法向弹性模量影响较大,对横向性能影响不大;纤维柱直径增大芯子法向比刚度也增大,但芯子的横向比剪切刚度反而降低.     

泡沫夹芯式复合材料结构抗弹性能试验研究

为了改善超高分子量聚乙烯纤维作为装甲材料应用的环境,设计了由聚氨酯泡沫、超高分子量聚乙烯纤维和玄武岩纤维组合形成的夹芯式防护结构,并分别对相当面密度下的单独钢板、前置钢板/夹芯板和单独夹芯板3种形式的防护结构进行了弹道试验.结果表明:夹芯板结构的使用能够较大程度的提高等面密度装甲结构的防护能力,且增加夹芯板在装甲结构中所占比重,或增加超高分子量聚乙烯在夹芯板结构中所占比重,都能提高装甲结构单位面密度的吸能量.同时,泡沫层的使用在一定程度上有利于发挥超高分子量聚乙烯纤维的抗弹吸能特性,而相同厚度软泡和硬泡对其影响相差不大.研究结果可为合理设计轻型防护结构提供参考.     

高大型夹芯复合材料杆体设计与制造技术

技术开发单位 北京玻钢院复合材料有限公司 技术简介 北京玻钢院复合材料有限公司的研究人员重点突破了大型夹芯复合材料杆体的结构设计技术、成型技术等关键技术,以10kV～220kV输电杆塔产品为应用背景,通过对复合材料输电杆塔材料体系、结构、节点连接等方面进行研究,解决了低成本制造、高结构刚度低挠度设计、复合材料杆塔的防老化等关键技术问题,达到了复合材料杆塔产品工程应用的目标。     

考虑湿热影响的多层夹芯层板理论

目前广泛应用的纤维增强塑料复合材料,对温度、湿度是敏感的,应用中若存在温湿环境就应加以考虑。本文是在文［１］的基础上,导出了考虑湿热影响的正交各向异性多层夹芯板的势能公式和求解控制方程,在理论上和应用上对文［１］作了扩展。     

三维夹芯层连织物增强体复合材料机舱罩和导流罩

江苏常州伯龙三维复合材料有限公司和北京航空航天大学共同研制出了风力发电配套产品——三维夹芯层连织物增强体复合材料机舱罩和导流罩。该产品具有质量轻、整体刚度好、抗振吸能、成型工艺简单及成本较低等优点．整体技术达到了国际领先水平。     

Zn-22Al泡沫夹芯复合板的三点弯曲性能

以Zn-22Al(ZA22)基泡沫材料为芯材,LY12铝板为面板制备了泡沫夹芯复合板。研究了泡沫夹芯复合板的三点弯曲行为,观察了复合板的破坏模式,分析了复合板弯曲性能的影响因素,运用层合梁刚度优化理论探讨了其机理。研究结果表明,ZA22泡沫夹芯复合板的三点弯曲载荷-位移曲线可按线性段、非线性段和失稳段表示其特征;其弯曲极限载荷随孔隙率的增大而减小,并且泡沫夹芯复合板表现出明显的层合效果。三点弯曲载荷作用下,泡沫夹芯复合板的主要失效模式为芯材的剪切破坏。     

复合夹芯保温墙板抗剪性能研究

针对居住和公共两大类建筑的装配式混凝土框架结构,目前需解决的问题主要有：预制复合围护系统在保温层厚度大幅度增加情况下内外叶板的连接问题;装配式建筑多板缝,多连接件和多节点带来的热桥和气密性薄弱问题;连接件是将墙板两边的混凝土板进行连接的最关键的部分,它的力学特性与夹芯墙板安全问题密切相关。金属连接件的锚固性能好拉结力大但导热性能强,非金属连接件导热性能弱但抗剪强度很低,并且制作工艺复杂。研发了一种新型材料混凝土夹芯保温墙板的连接方式,对一种新型材料的复合夹芯保温板进行了剪切试验,以不同连接方式的保温板在受剪工况下进行研究。研究结果表明,使用FRP连接件时,保温墙板力学性能符合安全使用条件,采用有限元进行分析,结果与试验数据基本吻合。     

基于序列二次规划算法的点阵夹芯结构优化设计

为了研究夹芯单胞变化对结构承载能力的影响,建立了点阵夹芯结构的优化设计模型,以结构刚度最大为目标函数,考虑体积约束及单胞尺寸约束对夹芯单胞尺寸分布进行优化设计,并以四面体单胞夹芯结构的优化设计为例进行详细方法说明。采用序列二次规划法求解优化模型,完成了以结构刚度最大为目标的井字梁夹芯结构的优化设计,验证了模型、方法及优化效果。     

预应力砼大跨夹芯叠合板的施工工艺研究

采用夹芯叠合板作为结构楼板，具有结构自重轻、省材料、省模板与支撑、整体性好、有利于环保和建筑工业化的特点。在试验的基础上对这种楼板的施工进行了研究。     

含面\芯开裂损伤复合材料夹层板的自由振动

基于Zig Zag变形假定和Mindlin一阶剪切理论,提出了具有面板和芯体开裂损伤复合材料夹层板自由振动的有限元分析方法。为了更好地反映夹层板截面变形的齿形特征,分别对上、下面板和芯体建立了3个独立坐标系,并定义三部分的转角为独立变量;同时又针对面\芯开裂特征,将整个结构视为上、下子板和基板三部分。根据开裂前缘位移连续条件,建立了复合材料夹层板面\芯开裂损伤分析模型。在此变形假定和损伤模型基础上,推导了含损伤复合材料夹层板各部分的刚度阵和质量阵列式,并采用子空间迭代法求解了夹层板的固有频率。通过参数讨论得出:大面积的开裂损伤会使结构频率急剧降低;面积相同而形状不同的开裂损伤对夹层板的各阶固有频率的影响不同;适当的面板铺设方式将会提高结构的固有频率;提高面板的厚度可大幅度提高夹层板的各阶固有频率。     

关于飞机复合材料损伤及修复研究

复合材料即两种或两种以上的原材料通过工艺手法将其加工成新的材料,目的在于增加其使用性能。近几年随着我国技术水平的不断提高,复合材料凭借其优势领先于传统的材料,复合材料的应用范围也在不断的扩大,逐渐应用在各行各业,即使是精密度要求非常高的飞行领域也在使用复合材料。复合材料的不断发展其损伤及修复问题也将与之增加。本文将对飞机复合材料损伤及其修复进行研究。     

基于相变技术的夹芯剪力墙力学和节能性能研究

为研究基于相变技术的夹芯剪力墙的力学性能,采用有限元软件ABAQUS对其进行了非线性模拟,重点分析了轴压比和混凝土板厚度对其侧向承载力和协同工作性能的影响规律.同时利用EnergyPlus数值模拟软件探究了气候类型、相变层厚度和混凝土板厚度对相变材料调温节能能力的影响.结果表明:在小轴压比下,夹芯剪力墙的侧向承载力随着轴压比的增加而增加,其内侧混凝土厚度对其侧向承载力影响较大;夹芯剪力墙两侧混凝土层能够很好地协同工作.并且得到了相变材料调温和节能最优组合.     

复合材料层板损伤的实验研究

本文通过对层板进行准静态拉伸试验，观察了层板损伤的发生和扩展过程，采用Ｘ射线拍照对报伤历程和形貌进行了记录和分析，为合理地建立力学计算模型、分析损伤扩展机理提供了可能。     

柔度曲率法对梁结构的损伤诊断

针对各种支承形式梁结构的损伤诊断,采用结构柔度矩阵最大列元素的柔度曲率(M_FC)对悬臂梁进行损伤定位,采用损伤结构柔度矩阵主对角元素的柔度曲率(D_FC)对非悬臂梁进行损伤定位,算例表明,针对不同形式的梁构造不同柔度曲率指标,仅用损伤结构少数低阶的模态参数,就可以对非悬臂和悬臂梁结构进行损伤定位识别,本文方法求得的柔度曲率曲线既能识别单个损伤的存在,也能识别多个损伤的位置,并能定性地反映损伤程度。     

基于柔度曲率矩阵的结构损伤识别法

基于损伤结构模态的柔度矩阵,应用差分方法计算柔度曲率矩阵,从中找到各列最大值,作为检测结构损伤指(?)的新方法.该方法无需原始结构的信息,只需损伤结构少数低阶的模态参数就可以进行悬臂梁、固端梁、简支梁以及连续梁等多种结构形式的损伤识别,既能识别单个损伤的存在,也能识别多个损伤的位置,该方法定位准确、适用面广、识别精度高、能定性反映损伤程度.     

复合材料L型节点强度直接计算模型研究

L型节点作为复合材料船体结构中常见的连接结构,主要用于甲板与舷侧的连接,其结构强度与复合材料船体结构强度直接相关。针对L型节点强度校核试验周期长、成本高等问题,提出一个可用于L型节点强度校核的直接计算模型。首先参考相关的船体结构计算规范确定计算模型的尺寸范围,其次通过有限元分析结合规范要求确定2种工况下计算模型的边界条件,最后以蔡-吴失效准则的状态变量值作为参考值,选取合适强度校核标准用于对L型节点强度进行快速校核,得到一个L型节点直接计算模型,为后续L型节点在复合材料船体结构中的应用提供参考依据。