正交复合材料层板冲击拉伸力学性能研究

以CFRP和GFRP 2种复合材料为例,研究正交复合材料在冲击载荷作用下的拉伸力学性能。首先,介绍了Hopk inson杆冲击拉伸实验设备以及实验技术,对实验中涉及的试件连接技术问题进行了分析讨论,并提出了相应对策。推导了应力、应变的计算公式。对CFRP、GFRP层合板进行了冲击拉伸实验研究,得到不同加载率下2种层板的应力-应变(σ-ε)曲线,以及断裂强度、拉伸模量、断裂应变随加载速率的变化规律,以期对复合材料层板在冲击拉伸情况下动态力学行为和变形、破坏机理获得初步认识。     

复合材料正交迭层板拉伸损伤特征的研究

复合材料迭层板的过早损伤直接影响其设计利用率与使用可靠性。本文报导[0_2/90)2]_s、[90_2/0_2]_s 及[ 45_2/-45_2]_s 正交迭层板静拉伸过程损伤特征的研究工作。采用了应力—应变曲线、声发射、X—射线、光学显微镜和扫描电子显微镜等研究方法,通过大量的实验结果,全面地考察了三种正交迭层板的宏观损伤特征,并运用微观分析手段,提出了初始损伤机理。研究了基体韧性与正交板损伤特征的定性关系。韧性增加可以推迟初始损伤产生,阻止损伤扩展,减轻损伤程度,从而可以提高复合材料的设计利用率。     

复合材料层板分层伴以横向裂纹扩展的层间应力分析

本文首次提出了分层伴以横向裂纹扩展的三维有限元模型，对典型铺设的［０２／±４５２／９０２］５碳／环氧复合材料由于其分层伴以横向裂纹损伤产生的层间应力进行了分析。计算结果表明层间裂纹首先在９０°层中部出现并开裂至相邻界面处而产生横向裂纹，横向裂纹的出现引起局部分层接三角形状扩展，并指出分层损伤过程是一个主导性的稳定扩展过程，也是导致刚度下降的主要因素。数值计算结果与试验结果是吻合的。     

纠偏系统在双向拉伸塑料薄膜生产中的应用

在双向拉伸塑料薄膜生产过程中,纠偏控制系统极大地降低了横拉脱夹、褶皱、破膜、波纹抖动等问题的概率,实现了薄膜的高速、高效生产.综合国内外纠偏控制系统的应用情况,分别从动力装置、工作原理和控制方式等三个方面展开了分析.结果表明电液压式动力装置兼有机电式动力装置高精度和气动液压式动力装置运行平稳的优点;相较于定单边纠偏模式和对比纠偏模式,定中心线纠偏模式具有更高的稳定性和工作效率;在实际应用中纠偏控制系统的控制方式应兼有自动和手动两种,自动控制方式运用于生产,而手动控制方式运用于静态测试.在双向拉伸塑料薄膜生产过程中,纠偏控制系统需针对不同的薄膜工艺、材质及生产速度选取最优应用方案.     

对称角交迭层板单轴拉伸时层间应力的解析解

本文通过直接求解弹性力学基本方程,得到了[±θ]_s迭层条板在单轴拉伸时面力应力和层间应力的解析解。由这些应力表达式,可方便地分析层板物理参数和几何参数对层问应力的影响,能定量地确定层间应力的作用宽度,对于自由边界上是否存在应力奇异性得出了明确的结论。应力封闭解形式既能迅速有效地得到数值结果,又可成为用实验方法定量测定层间应力的理论依据。本文还讨论了铺迭次序对应力的影响,计算了典型层板应力沿板宽和板厚的分布。     

正交各向异性单层板轴向拉伸时圆孔边应力集中的研究

本文对复合材料的孔边应力进行了理论计算与测试研究。文中引用了正交各向异性单向板圆孔边应力集中系统的理论算式，介绍了用光弹贴片法对拉伸时圆孔边应力集中系统的实测。测试值中考察了贴片的增强效应与泊松比失配影响，最后对测试值与理论值进行了比较，符合较好。     

无腹筋预应力砼双向受弯构件斜向开裂性能与斜向开裂剪力

在11根集中荷载作用下的无腹筋预应力砼双弯梁的试验研究基础上,分析了无腹筋预应力砼双向受弯构件斜向开裂性能,并应用应力分析方法静力平衡分析方法推导了斜向开裂的剪力计算方法,计算结果与试验实测结果符合良好。     

双向拉伸聚酯薄膜纵向拉伸机的摆辊张力控制

针对双向拉伸聚酯薄膜生产中,纵向拉伸机入口及出口张力对薄膜拉伸质量具有重要影响,提出了一种运用摆辊张力进行调节的闭环控制方式.当摆辊位移时,直线位移传感器反馈信号产生波动,经与标准电压信号比较后得出的偏差值传递给变频器,然后变频器输出控制信号改变电机转速,以实现闭环控制.该系统通过增大膜片包角、采用低摩擦气缸、精密电气比例阀和高精度直线位移传感器等措施灵敏度得以提高.经实际生产应用验证,该闭环张力控制系统较张力传感器直接控制和磁粉离合器控制转矩间接控制,系统的控制精度更高、动态性能更好,对双向拉伸聚酯薄膜的纵向拉伸质量有显著提升.     

织构板料双向拉伸成型极限的计算

介绍了用晶体力学方法描述织构板料塑性变形应力应变关系的途径。提出了按M-K理论计算织构板料双向拉伸成型极限的方法。对深冲用铝镇静钢的计算结果与实验结果作了比较,还给出了一些具有常见织构的假想材料在等值双向拉伸时,反映不同取向的凹槽的成型极限曲线。     

割口正交叠层板的应力集中及强度

建立一种分层剪滞模型，研究了含割口的正交叠层板在拉伸载荷作用下的应力重新分布问题，获得了割口前缘完整纤维的应力集中因子。在此基础上，采用复合材料的细观统计破坏理论，研究了割口正交叠层板的拉伸破坏强度，得到与现有实验较吻合的结果。     

面内载荷作用下复合材料层合板非线性屈曲

采用广义傅立叶级数法建立了具有弹性约束的复合材料矩形层板在面内载荷作用下的非线性稳定性控制方程组,并简化为矩阵形式。运用广义傅里叶级数法对控制方程组进行求解,得到相应的载荷一中心挠度曲线。计算结果表明：非对称层合板在面内载荷作用下,一般产生的是横向变形,但在一定的铺层顺序、边界条件、受载方式等情况下,也可能发生分叉型屈曲。     

纤维金属层板受低速冲击响应的计算方法

通过参数分析研究了纤维金属层板在低速冲击下的响应,得出试件尺寸、厚度,撞头尺寸、形状和冲击角度对载荷峰值和最大位移的影响规律。在此基础上,结合Timoshenko板壳理论,推导出适合于圆形和方形纤维金属层板受低速冲击时的经验公式,据此经验公式可求得给定初边条件下纤维金属层板的载荷-位移关系的上升段。对比经验公式和模拟结果发现,经验公式的结论比Timoshenko理论更接近试验值,对纤维金属层板的结构设计具有指导意义。     

高温后方钢管混凝土双向压弯构件的承载力计算方法

目的评估高温作用后钢管混凝土双向压弯构件的残余承载力.方法对高温作用后方钢管混凝土双向偏压构件进行了数值计算、试验研究和理论分析.结合16个方钢管混凝土柱高温后双向偏压承载力的试验研究,对数值计算程序进行了验证,在试验数据和数值计算基础上,分析高温作用后方钢管混凝土双向压弯构件的承载力损伤系数kr的主要影响因素.结果经回归分析得到kr表达式,将kr与常温下计算公式相结合,得到高温后钢管混凝土双向压弯构件残余承载力的简化计算方法.将简化计算值与试验结果、数值计算进行比较发现三者吻合较好.结论笔者提出的简化计算方法是有效的,可为灾后钢管混凝土的损伤评估及修复加固提供技术支持.     

有腹筋预应力砼双向受弯构件抗剪强度的计算

根据１０订中荷载作用下有腹筋预应力砼双以弯梁的试验研究,采用负工形梁法,推导出双弯构件斜截面抗剪承载力的计算方法,通过对本次试验的１０根试验梁及别外２０根试件的验证,计算值与实验值符合程度良好。     

集中荷载作用下R.C.双向受弯约束梁斜截面抗剪强度的计算

在13根集中荷载作用下钢筋砼双向受弯约束梁斜截面抗剪试验研究的基础上，采用等效梭形截面法，将双向受弯约束梁转化为单向受弯约束梁，并推出集中荷载作用下钢筋混凝土双向受弯约束梁斜截面抗剪强度的计算方法．     

钢筋砼双向受弯梁斜截面受剪承载力计算

在21根双向受弯无腹筋钢砼矩形截面梁的试验研究基础上,推导了无腹筋双弯梁斜截面受到承载力的计算表达式,采用将箍筋与砼分开单独考虑的离散化原则,进一步得出有腹筋双向受弯梁斜截面受剪承载力的计算表达式,11根有腹筋梁的理论计算与试验实测结果平均比值为0．93。     

接触爆炸荷载下长江隧道的动力响应分析

以武汉长江隧道为工程依托,运用ANSYS/LS-DYNA软件对盾构隧道行车道板上不同孔径炸药的4种爆炸工况进行模拟计算,分析各工况荷载爆炸时盾构隧道衬砌结构底板、顶板和左右侧帮各部位的位移、加速度和最大主应力分布状况,探明了盾构隧道内接触爆炸荷载下衬砌结构的动力响应规律,找出了隧道衬砌结构最易破坏的部位。该研究可为盾构隧道抗爆设计提供理论参考。