复合材料层合板拉压和面内剪切性能的分散性实验研究

针对纤维增强T300/QY8911复合材料层合板进行大子样纵向拉伸、压缩实验和面内剪切实验,得到了材料拉伸、压缩、面内剪切的主要力学性能参数.研究纤维增强复合材料的刚度和强度特性,发现纵向拉压以及面内剪切应力-应变曲线都几乎为直线,具有脆性破坏的特点.并且利用统计学原理对实验结果进行统计分析,研究各力学性能参数的分布特性,结果表明:三参数威布尔分布、正态分布、对数正态分布能较好地描述各力学性能参数的分布规律,最后给出复合材料层合板拉、压、剪切性能的分散性参数.     

复合材料性能反演单向板弹性常数的方法

通过对复合材料层合板等效弹性模量的反演推算,得到单向板的弹性常数。当层合板中0°和90°铺层比例不等时,通过直接反推法得到唯一解,即单向板的弹性常数;但是当层合板中0°和90°铺层比例相等时,运用反推法得到无穷多组解,此时添加额外已知条件可确定唯一解。由算例分析得出:对于均衡层合板该方法预测结果较准确;但对于非均衡层合板预测结果误差偏大。复合材料弹性模量的反演推算充分考虑了材料因加工缺陷引起的随机性,所得结果能更真实地反映单向板的弹性常数。     

航空轮胎爆破气流场测试方法

航空轮胎对于飞机安全性有着重要的意义,若发生轮胎爆破,起落架舱内的设备及管路系统会发生破坏从而引发重大航空事故,因此在设计阶段需要对起落架舱内结构进行优化设计,而飞机轮胎爆破过程中气流场分布规律显得至关重要。基于国产某定型客机进行轮胎爆破空气喷流模式压力场测试,采用翼型支架对气压传感器进行支撑。通过实验发现,采用翼型截面支架安装高频动压传感器可得到有效的气流场压力,实验结果得到了中国民用航空局适航审查认证。轮胎爆破是瞬时释放巨大能量的过程,对周围结构的破坏是灾难性的,因此在设计中必须考虑轮胎爆破的影响。     

基于拓扑优化的结构加强筋布局降噪方法研究

基于变密度拓扑优化方法,提出了通过优化加强筋布局来降低谐振结构辐射声功率的策略。优化中将加强筋单元的伪密度作为设计变量,约束为加强筋质量上限,所用寻优算法为移动渐近线(MMA)系列算法中的MMA-GC-MMA混合算法。对结构的振动响应使用有限元方法求解,对声辐射使用边界元方法求解,并在此基础上分析了目标函数对设计变量的灵敏度。以加筋箱体为例进行优化,验证了所提方法在降噪设计中的可行性和有效性,并对结果进行了讨论。     

Stress-strain characteristics of linear friction welding of TC11 and TC17 alloy

Transient stress and strain fields of dissimilar titanium alloys (TC11 and TC17) joint during linear friction welding (LFW) were investigated by a two-dimensional model with ABAQUS/ Explicit. The results showed that in the X-axis, the maximum compressive stress of 850 MPa occurred in the center zone of friction interface, and the maximum tensile stress of 190 MPa distributed at the flash; in the Y-axis, the maximum compressive stress of 1 261 MPa located at the junction region between the welding fixture and edge of the specimen, and the maximum tensile stress of 320 MPa distributed in the connecting portion between the flash and edge of the specimen. In addition, areas of plastic strain increased gradually during welding process. In the X-axis, tensile strain mainly existed at the heads of the specimens; in the Y-axis, compressive strain mainly occurred at the heads of the specimens.     

T700/3234碳纤维层合板的拉伸疲劳特性分析

通过对T700/3234碳纤维复合材料层合板进行静力拉伸试验和拉-拉疲劳试验,得到层合板的拉伸性能、疲劳寿命和刚度衰减规律,然后采用数值分析方法对层合板的拉伸强度进行预测,并对碳纤维层合板的疲劳S-N曲线以及疲劳刚度衰减进行了研究。结果表明:采用逐渐累积损伤的数值方法所得到的拉伸强度与试验结果较为吻合,根据疲劳理论拟合得到的S-N曲线和刚度衰减曲线很好地描述了材料的疲劳性能,为研究T700碳纤维层合板的疲劳损伤演化提供了重要参考。     

复合材料机械连接件的三维累积损伤研究

利用ABAQUS中的UMAT模块计算螺栓连接的三维累积损伤问题。采用最大应力准则、Hashin准则以及它们的混合准则三种损伤失效准则,并结合Tan提出的刚度降模型,对复合材料层合板机械连接件进行三维累积损伤模拟,同时考虑连接件是否受刚性的影响,最后将预测结果与试验值进行对比。结果表明,最大应力准则适用于拉伸破坏为主的连接结构,Hashin准则适用于剪切破坏占主导的连接结构。紧固件的刚度大小只影响连接结构的刚度,对失效强度的影响可以忽略不计。     

基于细观力学的缠绕复合材料弹性模量的预测分析

本文在细观力学模型的基础上,考虑到缠绕工艺,提出一种计算缠绕复合材料三维弹性模量的方法。该方法将代表单元分为层合部分和编织部分。层合部分用经典层合板理论计算刚度矩阵,编织部分采用四胞模型和均一化方法计算刚度矩阵,最后按两部分在代表单元中所占比例,将两部分的刚度矩阵平均化,得到代表单元的刚度矩阵。利用该方法预测了几种材料的弹性模量,并与实验结果对比,结果显示本文所提出的方法能较好地计算缠绕复合材料的弹性模量。