干涉配合对复合材料单钉连接疲劳寿命影响研究

利用ABAQUS软件中的UMAT子程序建立了基于三维Hashin判据、Camonho参数退化准则与两种渐进疲劳损伤模型的复合材料本构模型。对未采用干涉配合的复合材料单钉连接结构疲劳寿命试验进行了数值模拟,所得寿命预测值与试验结果吻合较好,证明了该分析方法和所编写程序的正确性。在此基础上,对采用干涉配合的复合材料连接结构疲劳寿命进行了预测。结果表明:当采用0.8%~1.0%干涉量的干涉配合时复合材料连接结构的疲劳寿命约可以提高到原来的3倍。     

复合材料多钉连接结构自动建模与钉载分析技术研究

采用壳单元模拟相连接的板,梁单元模拟螺栓,并用PATRAN中的Gap单元与MPC多点约束实现板与螺栓的接触与相互约束,较好地模拟了复合材料多钉搭接板结构在外载荷作用下的翘曲变形。经验证,该模型能较精确地预测单搭接和双搭接结构的钉载分配比例。基于此二维模型,针对多钉连接结构的几何特点,建立起一套具有共性的网格划分策略。编写基于PCL语言的参数化建模程序,读取数据库文件中的参数数值,可自动、快速地建立该类型结构的有限元模型,实现钉载计算的快速有效分析。     

城市道路与桥梁建设新技术研究

随着城市化进程的日益发展,城市建设日趋完善,人们生活水平不断提高,城市人口密度不断增大,交通拥堵问题越来越严重,这便使城市道路与桥梁建设成为了一打热点议题,为了方便城市道路与桥梁布局,发挥道路、桥梁使用价值,降低城市道路与桥梁建设的不必要成本,GIS技术成为了城市道路与桥梁建的新思路,为城市化进程进一步完善提供了便利条件。     

一种可用于复合材料寿命预测的非线性疲劳损伤累积模型

结合试验数据,提出了一种含有3个待定参数的非线性疲劳损伤累积模型,该模型能够描述复合材料结构疲劳损伤扩展3个阶段,即可以模拟初始循环载荷的损伤快速增长阶段、达到特征损伤状态时的缓慢增长阶段及断裂前损伤快速扩展的阶段。通过算例验证:本文模型与试验数据吻合性较好,可用于对复合材料结构疲劳寿命进行预测及损伤评估。     

大展弦比飞翼结构拓扑、形状与尺寸综合优化设计

为解决机翼结构布局优化设计问题,提出一种两级三层优化设计方法.第一级采用拓扑优化手段得到翼梁的大致位置与数目,将基于RAMP插值模型的变密度法与NASTRAN的有限元分析功能相结合,对机翼结构进行拓扑优化设计;第二级在第一级优化的基础上进行形状优化和尺寸优化的综合优化设计,将复合形法与NASTRAN改进的可行方向法相结合,分别优化翼梁的位置和机翼各元件尺寸, 最终完成机翼结构的布局优化设计.通过对大展弦比飞翼结构优化说明,文中所提的两级三层优化方法是可行和有效的,有着很好的推广应用价值.     

部分连接组合梁连接件剪切载荷计算分析

针对某型飞机挂架系统改型中设计的组合悬挂梁，应用截面整体变形法计算分析连接件的剪切载荷。首先建立了适当的计算模型，并详细地阐述了应用截面整体变形法进行分析的过程和思路，然后分别应用截面整体变形法、弹性理论方法和有限元方法对组合悬挂梁连接件剪切载荷进行求解，最后将所得计算结果进行比较，证明了截面整体变形法在组合梁连接设计中是有效的，并且可用于其它各种组合梁的连接设计与强度分析。     

基于神经网络与杂交算法的机翼结构优化设计

以机翼结构为研究对象,提出了一种能同步解决元件位置优化与尺寸优化的杂交算法.利用MSC.NASTRAN进行尺寸优化,用遗传算法对位置设计变量进行优化,并将尺寸优化结果作为遗传操作的依据,最终实现了尺寸与位置的同步优化.为提高算法效率,利用神经网络的非线性映射功能,对MSC.NASTRAN的尺寸优化结果进行映射以取代其优化过程.算例结果表明,该方法高效、精确,具有很好的推广应用价值.     

混杂与非混杂层合板弹丸冲击试验研究

为了验证表面铺覆芳纶纤维铺层降低碳纤维层合板冲击损伤的有效性,对环氧树脂基芳纶/碳纤维层间混杂层合板和非混杂碳纤维层合板进行了冲击试验研究。结果显示:8克弹丸以速度为276～366 m/s的冲击条件下,入射面铺覆芳纶可减小出射面和内部分层的损伤面积;出射面铺覆芳纶可减小出射面损伤面积,但会造成严重的混杂界面分层。为了减小碳纤维层合板的弹丸冲击损伤程度,可在冲击正面铺覆芳纶纤维层。     

复合材料胶接修补参数优化研究

针对复合材料层合板穿透性损伤,采用圆形复合材料补片胶接修补方式,对影响胶接修补效率的多个因素进行分析计算。修补结构采用“双板-胶元”模型,有限元分析运用NASTRAN软件。所得结论对工程设计有一定的实用价值。     

平纹编织复合材料层板高速冲击损伤机理研究

根据碳纤维平纹编织复合材料层板在高速冲击下的断裂形貌特征,基于能量守恒原理构建层板的能量解析模型。模型考虑弹体动能被层合板的剪切破坏、拉伸断裂、压缩变形、分层损伤以及冲击区运动等损伤模式吸收,最终得到常微分形式的能量平衡方程。方程的几何参数中剪切充塞孔深度由试验弹道极限速度及理论求解得到,裂纹长度和分层损伤区域通过弹道冲击试验测量获得。在验证模型准确性的基础上,研究表明层合板在中速冲击时纤维拉伸断裂损伤吸收最多的能量,而高速冲击时压缩变形成为主要的吸能方式。在整个冲击过程中,较大的分层损伤区域使得基体的能量吸收作用不可忽视。层合板在平头弹冲击下与圆头弹相比吸收了更多的能量。