孔隙微观特征对碳纤维/环氧树脂复合材料横向拉伸强度的影响

通过有限元方法研究了相同孔隙率下孔隙的分布、尺寸和形状等微观特征对碳纤维增强环氧树脂复合材料单向板横向拉伸强度的影响。首先使用Matlab对复合材料微观图像进行处理,提取孔隙的半径分布。然后通过C++编写多种孔隙随机分布算法,包括可以生成不同分布孔隙、不同尺寸孔隙以及不同形状孔隙的随机分布算法。最后通过Python参数化生成代表性体积单元（RVE）,用有限元方法研究相同孔隙率下孔隙的分布、尺寸和形状对碳纤维/环氧树脂复合材料单向板横向拉伸强度的影响。研究结果显示,孔隙率相同时,碳纤维/环氧树脂复合材料的孔隙形状对横向弹性模量的影响较大,孔隙尺寸和形状对横向拉伸强度有较大的影响。     

一种工程适用的复合材料螺栓连接强度分析方法

考虑到螺栓拧紧力矩及侧压对接头承载能力的影响,对特征曲线法进行改进,改进的特 征曲线法可采用二维有限元模型计算复合材料螺栓连接接头承载能力.在改进的特征曲线法中拉伸特征长度和压缩特征长度完全采用数值方法确定,因而该方法较 累积损伤法更适合工程计算.通过对算例的分析,计算结果与实验值吻合很好,验证了所改进特征曲线法的有效性.     

基于PATRAN/NASTRAN的复合材料机翼蒙皮优化设计

基于有限元分析软件PATRAN/NA STRAN建立了适用于大型复合材料结构的优化系统。对层压板的优化分2级交替进行:第1级优化采用最大应变能准则调整各分层比例;第2级优化先用射线步调参,再从K uhn-Tucker条件和满应力准则出发推导出满足位移约束和强度约束的单元厚度迭代因子进行单元厚度优化。针对文中的优化方法,以复合材料机翼盒段蒙皮铺层优化为例进行了数值计算,通过优化计算验证了该方法有较高的效率,对工程设计具有一定的应用价值。     

受热薄壁结构热源定位及热强度识别方法研究

针对航天飞行器薄壁结构可能遭受到的突发热载作用，采用有限元分析软件ANSYS对受热薄板结构进行了瞬态热传递分析。通过计算温度传感器布置点处的温度值及温度随时间的变化规律，并应用文中提出的热源位置及热源强度识别方法，对薄壁结构算例的热源位置及热源强度进行了定位与识别，识别结果证明该方法是有效的。     

给定指数的对称本原矩阵的局部刻划

设S_n表示全体n阶对称本原非负矩阵的集合,S(n,d)={A∈S_n|G(A)中的最小奇圈之长为d}。文献[1]中证明了S(n,d)的指数集为{d-1,d,…,2n-d-1}\D,其中D为n-d+1到2n-d-2中的所有奇数与0之并集。本文证明若A∈S(n,d)且r(A)=m∈{d-1,d,…,2n-d-1}\D,则A的伴随图G(A)必含子图P_l*C_d,其中l=(m-d+3)/2,P_l*C_d表示l长的路P_l的一个端点与d长的奇图C_d上一点重合所得到的连通图。     

复合材料三维损伤模型在大开口结构强度预测中的应用

为了预测复合材料大开口结构的强度及损伤扩展情况,开展了3种不同复合材料三维损伤退化模型(瞬间退化模型、渐进损伤退化模型和连续损伤退化模型)在复合材料大开口结构强度预测中的应用研究,完成了含口框加强件的复合材料大开口结构面内纯剪切试验,并采用3种损伤退化模型对试验件及相关文献算例进行了数值模拟。数值模拟结果与试验结果的对比表明:3种损伤退化模型均可以较为精确地预测复合材料大开口结构的极限强度;与其他模型相比,连续损伤退化模型的预测精度最高、通用性最好且网格依赖度最低。研究结果为复合材料大开口结构力学性能的研究提供了理论指导。     

海洋石油平台用SM490YB热轧H型钢试制

根据日本标准JIS G 3106—2020《焊接结构用轧制钢材》对海洋石油平台用SM490YB热轧型钢的技术标准要求,结合钢厂生产线的工况特点,对SM490YB热轧H型钢的化学成分、加热及轧制工艺进行合理设计。采用Nb-V微合金化的试验钢屈服强度为412～420 MPa,抗拉强度为531～545 MPa,断后伸长率26%～29%,-20℃纵向冲击吸收功大于200 J,横向冲击吸收功大于110 J;试验钢室温显微组织为细小的铁素体+珠光体,铁素体晶粒度级别为8.5级。试验结果表明,采用Nb-V微合金化的H型钢具有良好的综合力学性能,试验钢的综合力学性能满足海洋石油平台用钢高强度、高韧性、耐低温、易焊接的要求。     

基于MSC.PATRAN/NASTRAN的变密度法拓扑优化系统

自行开发结构优化软件存在着人机界面和结构分析功能不足的缺点.将变密度拓扑优化方法与有限元计算软件(MSC.PATRAN/NASTRAN)相结合,在DELPH16环境下开发了一种可用于复杂结构的拓扑优化系统.以NASTRAN为有限元解算器,以PATRAN为前后处理器,在已知机翼结构气动外形、边界条件、载荷等情况下,使用该系统对一个三维连续体机翼结构进行拓扑优化,得到主承力结构的最优结构形式,拓展了PATRAN/NASrRAN的结构优化功能.算例结果表明,该系统计算结果准确、使用方便,适用于大型复杂结构的拓扑优化问题.     

基于复合材料层板稳定性的铺层参数优化设计方法

提出一种基于复合材料层板稳定性的铺层参数优化设计方法,首先利用最大应变能准则优化分层厚度,利用库塔条件推导出层合板单元厚度迭代公式优化单元厚度,两步交替进行,完成层板厚度与铺层比例优化;在此基础上采用遗传算法优化层合板铺层顺序,最终设计出满足稳定性要求的最佳层合板铺层.通过算例分析表明,文中方法与传统方法相比收敛速度明显提高.同时,最佳的厚度分布也为层合板加筋设计提供理论参考.     

复合材料层压板机械连接失效分析

以Tsai-Wu失效准则为损伤判据，Hashin分类准则为损伤类型判据，采用有限元软件及逐步失效处理方法，建立起层压板损伤发生、扩展过程仿真模型。针对复合材料层压板螺栓连接，采用刚度比率退化法，进行损伤处理及破坏过程数值模拟，求得层压板螺栓连接结构首层失效强度及最终失效强度。试验结果和分析计算一致，证实了该理论模型的有效性。