先进纤维增强复合材料疲劳寿命的预测

综述了纤维增强复合材料疲劳近年来的研究成果,对各种疲劳模的建立,参数含义特点进行了详细的阐述了分析,并展望了今后的发展趋势。     

纤维单丝及纤维束强度统计学分析

纤维性能都存在多种缺陷,纤维单丝的强度总是由多种缺陷共同决定。通过推导含多种缺陷纤维单丝的强度分布函数,从理论上证明含多种缺陷的纤维单丝强度并不服从二参数Weibull分布,而是服从多重Weibull复合分布。在此基础上,进一步推导出纤维束强度预测模型。针对纤维单丝强度的多重Weibull复合分布形式,数值仿真研究表明:纤维单丝强度的离散度越大,纤维长度对纤维单丝平均强度的影响越显著,纤维束的纤维强度利用率越低。     

单向复合材料随机裂纹核扩展过程概率分析

以纤维呈六边形分布的单向复合材料为研究对象,结合局部载荷分配法则,提出了随机裂纹核理想扩展过程,给出了基于理想扩展过程的随机裂纹核扩展概率算法,并对随机裂纹核断裂纤维由1根扩展到多根的概率进行了算例分析。通过与基于Markov过程的计算结果比较,表明基于理想扩展过程的随机裂纹核扩展概率算法具有较高的精度。该算法化繁为简,便于考虑裂纹扩展过程中多根纤维同时断裂这一因素。计算表明：忽略多根纤维同时断裂的算法会使随机裂纹核扩展概率计算结果产生较大的误差,而考虑多根纤维同时断裂的算法可以提高裂纹扩展概率的计算精度,从而有利于提高复合材料强度的预测精度。     

复合材料层合板冲击后压-压疲劳寿命预测方法

针对冲击后复合材料层合板, 发展了含冲击初始损伤层合板的压-压疲劳寿命预测方法。该方法基于无损单向板的力学性能和疲劳特性, 对不同铺层参数、 不同几何尺寸以及不同冲击条件下层合板的疲劳寿命进行预测。为消除人为假设冲击损伤造成的误差, 对层合板在冲击载荷及冲击后疲劳载荷作用下的破坏进行全程分析, 即把冲击后层合板的实际损伤状态直接作为疲劳分析的初始状态。同时基于逐渐损伤思想, 推导了含冲击初始损伤层合板的应力分析过程, 建立了相应的三维逐渐累积损伤模型, 开发了参数化的复合材料层合结构冲击及冲击后疲劳破坏模拟程序, 为复合材料层合结构的抗冲击设计及其疲劳损伤扩展行为研究提供了较好的技术平台。      

缠绕线型对缠绕复合材料圆管轴向拉伸失效的影响

采用细观刚度模型的有限元分析（FEA）与改进的逐渐累积损伤方法相结合,建立了缠绕复合材料圆管轴向拉伸失效的分析方法与流程,以揭示缠绕线型对缠绕复合材料损伤失效的影响。对沿圆周方向分布有1个、3个和5个单胞的3种不同线型的缠绕复合材料圆管试件进行轴向拉伸破坏实验,获得其失效形式、平均拉伸强度及其随缠绕线型的变化规律。研究表明：缠绕复合材料圆管轴向拉伸失效主要以丧失承载能力的功能失效为主,缠绕线型对其拉伸强度有一定的影响;数值分析结果表明,轴向拉伸过程中,主要损伤为基体开裂与基纤剪切,纤维交叉容易引起损伤起始与扩展。     

树脂基复合材料风扇机匣安装边连接强度研究

围绕航空发动机树脂基复合材料机匣安装边连接结构在温度环境和不同预紧力工况下的拉伸强度进行研究,针对此问题进行安装边模拟试验件单轴静拉伸试验和仿真分析.试验结果表明,室温情况下,螺栓预紧力会增加连接结构的刚度.200℃环境下,连接结构强度下降明显,且整个加载过程呈现出更强的塑性.有限元仿真结果与试验结果吻合较好,通过对仿...     

含纤维束截面形状变化的三维编织复合材料细观模型及刚度预报

基于实验观察和理论研究, 重点分析了材料内部区域纤维束的空间构型, 建立了一个新的三维实体细观结构模型, 并指出了编织工艺参数和模型细观结构参数之间的关系。该模型较真实地反映了纤维束之间的相互挤压变形方式, 纤维束横截面积沿纤维束轴向不断变化, 更符合三维四向编织复合材料的实际结构。基于刚度体积平均及柔度体积平均混合思想, 建立了相应的刚度预报模型。用该模型计算编织复合材料几何特性及工程弹性常数的数值结果与试件实测数据吻合, 表明了该模型的合理有效性, 为进一步研究三维编织复合材料的拉伸强度及破坏机制提供了基础。     

面向对象的接触问题可靠性形状优化设计

接触问题的可靠性形状优化分析的程序实现中,在每次优化迭代之前,先要求解接触问题和计算结构在最危险点的可靠度指标值,因此,存在三重迭代问题。用传统的面向过程的语言编制的计算程序由于在内存管理上缺乏灵活性,从而提高了在计算大型复杂问题时对机器内存的要求,并且程序存在计算效率低的缺点。而面向对象的程序设计方法所具有的封装性、继承性和多态性等优点则可以简化接触问题可靠性形状优化方法的编程工作、提高程序代码的重复利用率并有效进行内存管理,使得程序结构清晰简洁,方便扩充和维护。     

冲击后复合材料板剩余抗拉强度影响因素分析

应用提出的全程分析方法和三维逐渐累积损伤理论,对层合板的冲击过程以及冲击后含损伤层合板在拉伸载荷下的破坏过程进行详细分析.研究不同冲击能量、不同材料的冲头、不同复合材料体系和不同铺层方式等因素对层合板冲击损伤及剩余抗拉强度的影响规律,为更有效地进行复合材料抗冲击结构设计提供一定的指导作用.     

湿热环境下树脂基复合材料层合板强度分析方法

考虑湿热环境对复合材料的影响,在经典层合板理论的基础上对本构模型进行修正,使用逐渐累积损伤分析方法建立湿热环境下层合板强度预测模型.以T300/BMP316含孔板为研究对象,在ANSYS有限元软件中开展不同湿热环境下的拉伸强度数值仿真预测研究,预测结果与试验结果相比误差在±5％以内,证明了模型的可靠性.