3D复合材料纤维搭桥对方形表面脱层屈曲影响

用Rayleigh-Ritz法求解了绑结层合板和编织层合板等3D复合材料层合板中有纤维搭桥的正方形表面脱层的屈曲问题。搭桥纤维被视为连续分布于脱层表面，相当于可提供与脱层屈曲挠度成正比的恢复力的线性分布弹簧。算例表明，纤维搭桥对提高临界屈曲载荷的作用十分明显。随着纤维搭桥弹性系数的增大，临界屈曲载荷能相应提高。     

双参数地基上层合板屈曲问题的半解析解法

采用经典层合板理论，分析弹性地基上复合材料层合板在单向双向受压时的屈曲特性，给出了相应的半解析计算格式，通过实际算例讲座了层合板纤维铺设角，地基参数，边界约束条件，板长宽比，弹性转动刚度等因素对其屈曲特性的影响。     

双参数地基上层合板屈曲问题的半解析解法

采用经典层合板理论,分析弹性地基上复合材料层合板在单向或双向受压时的屈曲特性,给出了相应的半解析计算格式.通过实际算例讨论了层合板纤维铺设角、地基参数、边界约束条件、板长宽比、弹性转动刚度等因素对其屈曲特性的影响.     

用有限元法研究复合材料层合板的热屈曲特性

用有限元法对复合材料层合板的热屈曲特性进行了分析研究，通过对几个算例的分析比较，表明本文的方法是精确的，给出了层合板屈曲的数值结果，并讨论了铺层方向、铺层数量、板的长宽比、温度分布等因素对复合材料层合板热屈曲特性的影响。由此得出了一些有用的结论。     

椭圆开孔层合板剪切屈曲仿真预报

为预测不同纤维角度铺层复合材料层合板在中心不同椭圆尺寸开孔下剪切承载能力,利用有限元软件包进行仿真分析.通过改变纤维角度铺层方式和开孔几何参数,得到层合板屈曲载荷变化规律.结果表明(0/90)4和(-45/45)4层合板屈曲特征值随椭圆偏轴角θ=45°对称分布,(-15/75)4和(-30/60)4随θ=45°反对称分布,这主要由于其纤维铺层角度与载荷矢量方向成对称和反对称分布.此外,仿真得到最优椭圆开孔偏轴角度θ为0°,其剪切屈曲特征值随不同椭圆尺寸(c/a=0.1,0.2,0.3)增大而线性减小等规律,这是因为c/a增大扩大了椭圆开孔面积,从而减小了层合板的承载能力.本文最后采用四杆夹具结构进行对角拉伸进行静态加载实验,仿真计算结果和实验屈曲临界值吻合.     

FRP弯曲刚度的参数分析与结构设计

对纤维增强层合板的弯曲刚度特性及其影响参数进行了分析探讨,并应用梯度概念对层合板进行设计,为更好地理解纤维层合板的结构参数和优化设计提供了理论依据。     

变刚度复合材料层合板的力学性能

基于Altair HyperWorks软件二次开发平台,开发了一种层合板变刚度铺放有限元建模工具,并利用该工具对纤维曲线铺放形式的变刚度层合板进行了有限元建模。在平面静力载荷作用工况下,对比直线纤维层合板与变刚度层合板的不同应力分布,得到了应力分布与纤维角度、纤维铺放密度之间的关系;另外,在压缩载荷作用工况下,对比研究了直线纤维层合板与变刚度层合板的临界失效载荷,研究发现变刚度层合板的失效载荷提高了12.68%。纤维的变角度铺放提高了构件的可设计性,增强了其抗失效性能。     

纤维增强复合材料层合板承受剪切屈曲的优化设计

本文对四周简支矩形层合板承受剪切屈曲进行了优化计算。层合板由N个单层组成,每个单层厚度均为h,基体材料相同,在与X轴成+a_i、-a_i角的方向辅设了同样数量的纤维。因此,各个单层是一个正交各向异性板。通过平衡方程并应用Galerkin法得到一组线性代数方程组,剪切屈曲载荷以特征值的形式隐含于其中。通过选择层合板各个单层的a_i角,使层合板具有最大的剪切屈曲载衙。本文采用POWELL法,一维搜索使用0.618法,用FORTRANⅣ语言编制了计算程序,在7760计算机上进行了一些算例。     

压电复合材料层合板弯曲变形及脱粘损伤的有限元分析

采用作者新近提出的四节点压电复合材料层合矩形板弯曲单元,对表面粘贴有压电驱动器的复合材料层合板在外加电场和外载荷作用下的弯曲变形进行了分析。通过与相关文献中结果的比较验证了程序的正确性和单元的有效性。研究了不同铺层形式(特别是非均衡性)对层合板弯曲变形的影响规律,并分析了压电驱动器部分脱粘对驱动变形的影响规律。结果表明:驱动器的脱粘损伤对层合板的弯曲变形会产生较大的影响,甚至可能会导致压电驱动器驱动功能(形状控制)的失效。     

承载边简支另二边各种支承的对称层合板的线性粘弹屈曲分析

本文在线性粘弹理论的基础上,研究了承载边简支另二边为各种支承的对称层合板的粘弹屈曲问题。线性粘弹蠕变柔量可用宏观力学实验获得,用有限条方法解虚功方程,方法简明实用,算例讨论了层合板铺层情况,板的几何尺寸以及不同支承情况对层合板粘弹效应的影响,得到了一些有意义的结论。     

纤维金属层板成形极限测试的新试样设计

在拉深成形过程中,纤维金属层板常见的失效模式主要有起皱、纤维拉伸断裂以及界面分层.受金属拉深成形测试的启发,经研究,当纤维金属层板以纤维拉伸断裂与界面分层失效为主要的失效模式时,可以将纤维应变引入到成形极限图中.但是,由于用于拉深测试的传统金属条状试样形状会干扰纤维金属层板内纤维应变的计算,因此,本研究设计了一种新型切...     

复合材料角交层板的损伤扩展研究

本文对（３０４／－３０４）ｓ和（４５４／－４５４）ｓ碳／环氧复合材料层板中的典型损伤状态进行了实验观察和分析。采用准三维有限元模型对引起分层损伤产生和扩展的自由边层间应力以及应变能释放率的特点进行了分析和讨论。结果表明对于角交复合材料层极，损伤的主要形式是层间界面的分层以及角度铺层内的基体裂纹。分层损伤产生的位置与层间应力的分布趋势相一致。本文提出的刚度标定法可以用以应变能释放率的实验标定。     

Improving interlaminar fracture toughness of flax fiber/epoxy composites with chopped flax yarn interleaving

In this research, unidirectional flax fabrics reinforced epoxy laminates were interleaved with randomly oriented chopped flax yarns at various yarn lengths and contents. Mode I interlaminar fracture toughness of the laminates was evaluated via Double Cantilever Beam(DCB) tests. The results showed that Mode I interlaminar fracture toughness increased with the introduction of the chopped yarns. With moderate yarn length and content, the best toughening effect(31% improvement in Mode I interlaminar fracture toughness) was achieved. It was observed with the aid of Scanning Electronic Microscopy(SEM) that the introduction of the chopped yarns resulted in more tortuous in-plane crack propagation paths as well as the "trans-layer" phenomenon and fiber bridging effect of both the unidirectional yarns and the chopped yarns. These hindered the growth of the crack and led to more energy dissipation during delamination progress. Excessive yarn length or content would induce unstable crack propagation and thus weakened the toughening improvement. No remarkable change was found in the tensile properties and the Charpy impact strength for the interleaved laminates, which indicated that this interleaving method was effective on interlaminar toughening without sacrificing the comprehensive mechanical properties of the laminates.     

振动红外热像法在层合梁无损检测中的应用

脱层是层合材料最主要的破坏形式之一。利用振动红外热像法的理论研究有脱层的层合梁，对层合梁施加低幅值、高频率的振动激励，当激励频率达到脱层区域的自然频率时，脱层区域将会发生共振响应，产生高于未脱层区域的热模态，从而显示脱层的位置。分析了激励频率对温度梯度形成的影响，并计算了该层合梁在激励一段时间后的温度分布趋势，对层合材料的无损检测有一定的参考意义。     

层合效应与疲劳寿命

通过对T300／QY8911碳纤维／双马复合材料三类多向层压板共5种铺层方式板条的试验研究和理论分析,揭示出不同铺设相邻单向层之间良好的粘合是确保多向层板具有高抗疲劳特性的基础,但自由边区域高的层间应力将引起分层发生与扩展,它将严重降低层板的疲劳寿命。当主要受力方向确定时,层间应力的大小与铺设顺序有密切关系,合理设计铺设顺序是降低层间应力十分有效的措施。     

复合材料层板的层间应力分析及其应用

本文用作者研制的准三维问题的有限元程序对几种典型的复合材料层板进行了详细的层间应力分析,并据此预报了复合材料层板的脱层位置,发现与实验测量的脱层位置相一致。     

Prediction of the biaxial failure strength of composite laminates with unit cell analytic model

A new method to predict the ultimate strength of fiber reinforced composites under arbitrary load condition is introduced. The micromechanics strength theory is used to perform the final failure prediction of composite laminates. The theory is based on unit cell analytic model which can provide the ply composite material properties by only using the constituent fiber and matrix properties and the laminate geometric parameters without knowing any experimental information of the laminates. To show that this method is suitable for predicting the strength of composite laminates, the micromechanics strength theory is ranked by comparing it with all the micro-level and the best two macro-level theories chosen from the World Wide Failure Exercise. The results show that this method can be used for predicting strength of any composite laminates and provide a direct reference for composite optimum design.     

铺层次序对于碳／玻璃混杂复合材料破坏过程的影响

本文使用有限元方法模拟了三种碳/玻璃编织状混杂复合材料层合板的破坏过程，三种层合板有相同的碳纤维和玻璃纤维的体积比和重量比。层数比相同铺层次序不同，假设碳纤维层首先破坏，计算了破坏处周围的最大拉伸应力、拉伸应变和层间剪切应力，从应力、应变分析和能量分析的观点探讨了铺层次序对于混杂复合材料破坏过程的影响，结果表明：铺层次序影响着脱层破坏的出现，三种分析方法可以得到一致的结论，并与试样断口分析的结果相吻合。     

碳纤维增强聚合物基复合材料修补空心柱体结构的屈曲分析

采用有限元数值方法和解析方法研究了碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP)加固含损伤空心柱体钢结构在压缩载荷作用下的屈曲问题。通过有限元数值仿真对受轴向压缩载荷的含损伤钢结构进行了纤维增强复合材料的模拟修复,采用八节点复合材料板壳单元模拟复合材料补片结构,考虑理想黏结,通过约束方程建立了CFRP加固含损伤空心柱体钢结构屈曲分析的有限元模型,计算了钢结构的屈曲临界载荷,并与基于能量原理推导的CFRP加固受轴向压缩载荷空心柱体屈曲载荷的理论公式做了比较。参数讨论表明,粘贴CFRP对提高受压结构载荷效果显著;通过改善CFRP层参数可提高结构的临界载荷,增强修补效果;有限元法结果与解析公式计算结果比较吻合。