碳纤维复合材料界面性能研究

复合材料的界面问题具有其自身的特殊性、复杂性和重要性, 它不仅与材料的工艺有关, 而且也显著影响着复合材料的损伤和破坏过程。本文采用激光喇曼光谱技术测量了碳纤维复合材料内纤维单丝的微变形, 研究了应力传递机理及剪应力的分布。实验结果显示拉伸应变小于0. 8% 时, 纤维内的应变与端部的拉伸应变成线性关系。      

镍基单晶合金板裂纹尖端塑性区分析

裂纹尖端塑性区对研究裂纹开裂扩展具有重要意义.应用Hill屈服准则和考虑拉-剪耦合的修正Hill屈服准则,对镍基单晶合金板裂纹尖端塑性区进行了分析.得到了Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅰ、Ⅱ复合型裂纹尖端塑性区.对镍基单晶合金板内裂纹尖端塑性区与各向同性材料板内裂纹尖端塑性区进行了比较.讨论了拉-剪耦合、Ⅰ、Ⅱ复合型裂纹复合比及温度对裂...     

含孔复合材料层合板拉伸强度研究

对含孔复合材料层合板的破坏模式和拉伸强度进行了研究,考查了孔的直径和形状对层合板强度的影响.通过实验研究,测量出含孔层合板的强度.利用有限元软件ABAQUS的子程序USDFLD建立了逐渐损伤失效模型,对层合板的强度进行了数值模拟.研究结果表明,数值模拟得到的强度值和实验测量的强度值吻合较好,文中建立的数值模型可以有效地预测含孔层合板的强度.     

金字塔点阵夹芯结构的精细优化设计

在本文中,为了提高金字塔点阵夹芯结构的整体等效剪切强度,提出了基于芯子和面芯界面性能协调的精细优化设计思想,并对面外剪切载荷作用下的金字塔点阵夹芯结构进行了优化设计.理论分析结果表明:基于精细优化设计思想的金字塔点阵夹芯结构中,由于综合考虑了芯子强度与面芯界面强度之间的性能协调,尽管会一定程度上降低了金字塔芯子的等效剪切刚度和等效剪切强度,但由于提高了面芯界面等效剪切强度,最终提高了夹芯结构的整体等效强度.     

复合材料点阵夹芯结构的耦合换热及热应力分析

采用数值模拟对复合材料点阵夹芯结构的传导辐射耦合换热及其产生的热应力问题进行了研究。通过孔洞辐射的计算方式,分析了结构内部辐射对于传热机制的影响,并探讨了纤维柱及材料发射率等因素对辐射换热强弱的影响;最后,分析了结构在耦合换热作用下所产生的热变形和热应力。数值结果表明,当温度在350℃左右时,碳纤维点阵夹芯结构的辐射换热效果明显,且温度越高其差值越大;纤维柱对辐射换热的贡献不大;材料的表面发射率越大,夹芯结构的辐射换热能力越强。在上下面板固支情况下,热应力场主要分布于上面板及纤维柱与上面板相接触的根部,增强辐射换热,可减小根部的最大热应力。     

市政污水管道顶管及开挖施工对下部地铁隧道的影响

以实际工程为例,通过建立三维有限元数值模型,对市政污水管道顶管及开挖施工全过程进行模拟,分析其对地铁区间隧道的影响。根据计算结果提出相应的工程建议,为类似工程提供参考。     

三维四向编织复合材料有效性能的预报

根据三维四向编织复合材料中纤维束的空间几何结构特征, 建立了比较合理的三胞模型。模型中考虑了3种单胞各自纤维束的空间结构和弯曲, 同时引入纤维束填充因子来描述各类单胞中纤维束的不同截面形状对材料弹性常数的影响。基于刚度体平均方法, 建立了相应的刚度预报模型, 得到了三维四向编织复合材料的工程弹性常数。用细观力学方法分析了工艺参数和尺寸效应对材料有效性能的影响规律。不同尺寸试件的数值预报结果和实验结果吻合较好。      

Kagome点阵夹芯板的抗冲击性能研究

Kagome点阵夹芯结构是近年来提出的一种力学性能十分优异的新型点阵夹芯结构。建立了3D-Kagome点阵夹芯板在理想冲击载荷作用下的分析模型,将含有大量周期性单胞的芯子等效为实体板,得到了Kagome芯子的等效本构关系,给出了芯子的等效强度和刚度。采用有限元方法模拟3D-Kagome夹芯板在理想冲击载荷作用下的响应,研究了板的最大挠度随芯子相对密度、芯子的厚度参数和冲击载荷大小的变化规律,得出了该结构抗冲击的最优化设计方案。与相同重量的实体板比较发现,3D-Kagome点阵夹芯板在抵抗冲击、能量吸收和耗散等方面具有很大的优势。     

含任意方向裂纹功能梯度材料的应力分析研究

功能梯度材料是在航空航天领域的需求背景下发展起来的,但由于生产技术及工作环境等方面的原因,功能梯度材料内部常常产生各种形式的裂纹并最终导致材料破坏,因此研究含任意方向裂纹功能梯度材料的断裂问题具有重要意义。以含有任意方向裂纹的功能梯度材料为对象,运用积分变换方法,给出了相应材料平面问题的位移场的形式解。通过引入辅助函数并利用相关条件,可将问题转化为求解一组带有Cauchy核的奇异积分方程,继而采用Lobatto-Chebyshev方法对奇异积分方程进行数值求解。最后分析了裂纹方向、材料非均匀指数、载荷条件对混合型应力强度因子的影响。      

含球夹杂复合材料的力学性能分析

对于复合材料的有效弹性模量,Eshelby[1]的等效夹杂法和Budians-ky和Wu[3]的自相似法仅仅考虑了夹杂的形状及基体和夹杂的力学性能,而忽略了夹杂的大小和相互作用。本文认为当复合材料的夹杂体积分数增大时,夹杂之间的相互作用影响是比较显着的。基于这一事实,本文在考虑夹杂的形状,大小,分布和相互作用前提下推导了材料的有效弹性模量。最后,本文给出了夹杂分布和基体泊松比对复合材料有效弹性模量的影响,并且部分结果与实验进行了比较。从比较的结果来看,本文的结果与实验值吻合的很好。