混杂薄膜天线层的双稳态复合材料层板力电性能

给出了既有双稳态特性又具有天线功能的多功能复合材料层板设计与分析方法。基于非线性层板理论和Rayleigh-Ritz法,建立了双稳态混杂层板构型预报理论模型,并通过有限元计算和实验进行了验证。研究了薄膜天线混杂非对称双稳态复合材料层板的临界载荷及电磁性能,分析了铺层方式对双稳态混杂层板稳定构型、临界载荷和电磁性能的影响。结果表明：双稳态混杂层板通过转变其稳定构型实现天线主辐射方向在俯仰面内偏转30°,实现方向图可重构,扩大天线波束的扫描范围。铺层方式对层板构型和反射系数影响较大,当天线辐射层铺设在层板表面且聚酰亚胺薄膜厚度大于0.2 mm时,其双稳态特性消失,没有出现分叉现象,且其中心频率会左移大约0.2 GHz。     

简谐激励下共固化复合材料粘弹阻尼结构的损耗因子研究

基于模态叠加法和模态应变能法,推导出在任意简谐激励下粘弹阻尼结构的损耗因子的计算方法,并采用这种方法分析了共固化复合材料粘弹阻尼结构在简谐激励下的损耗因子.分析结果与动态机械分析仪(DMA)实测结果基本吻合,从而验证了本文建立方法的有效性,对粘弹阻尼结构的损耗因子的分析以及共固化复合材料粘弹阻尼结构的设计和应用具有一定的参考价值.     

黏弹阻尼层共固化复合材料不同温度下的阻尼性能

采用共固化工艺制备了以丁腈橡胶为黏弹性阻尼层的复合材料 , 应用动态机械分析仪(DMA)测定了该材料损耗因子的温度谱 , 并对不同温度环境下该材料的阻尼性能和阻尼机制进行了分析。结果表明 : 当温度处于阻尼层玻璃态和高弹态区时 , 共固化复合材料损耗因子较小且随温度变化不大 ; 当温度处于阻尼层黏流态区时 ,共固化复合材料的损耗因子迅速增加到最大值后变小 , 最大损耗因子为 19. 2 % , 约为未插入黏弹阻尼层复合材料的 13倍; 共固化过程中阻尼层损耗因子的减小 , 使共固化复合材料的阻尼性能降低 , 并在阻尼层的黏流态区其损耗因子明显小于预报结果 ; 界面阻尼的影响提高了共固化复合材料的阻尼性能 , 并在阻尼层的玻璃态区其损耗因子大于预报结果。      

粘弹阻尼层共固化复合材料的阻尼特征分析

利用动态力学热分析技术(DMTA)测试了粘弹性阻尼材料在与复合材料共固化前后的动态力学性能,并利用有限元分析方法考察了复合材料共固化、粘弹性阻尼层的厚度以及复合材料柔性层对共固化复合材料的阻尼特征的影响.结果表明,复合材料共固化过程中由于树脂渗透等原因,共固化复合材料的阻尼峰值仅为理想状态的54%左右且阻尼峰值所对应的温度向高温方向移动;增加粘弹性阻尼层的厚度以及在阻尼层附近插入柔性层不仅可以提高粘弹阻尼层共固化复合材料的阻尼峰值,而且可拓宽共固化复合材料的阻尼温域.     

复合材料非对称正交薄层板的固化变形

利用Rayleigh-Ritz 法研究了复合材料非对称正交薄层板的固化变形。建立了考虑几何非线性的固化变形分析模型, 预报了其固化后的变形形状及变形量。利用热压釜工艺进行了实验研究。实验发现, 方板边缘发生了较大的向内卷曲变形, 板边缘附近理论预报值与实验结果差别较大, 在距板边缘一定距离内理论预报值和实验结果吻合较好, 矩形板实验结果与理论预报值吻合良好。      

弹头形状对聚碳酸酯薄板抗弹性能的影响

为研究弹头形状对聚碳酸酯(Polycarbonate, PC)板抗杆弹冲击性能的影响,利用气炮开展了平头、半球头、卵形头三种形状、12.6 mm直径的杆弹正撞击PC薄板的冲击试验,获得了初始-剩余速度关系及弹道极限,并对PC板变形及失效模式进行了详细分析。结果表明,在30～120 m/s速度范围内,PC薄板抗半球头弹能力最强,其次是平头弹,而对卵形弹抵抗能力最弱。三种弹体撞击后,PC板失效模式不同,被平头弹撞击后发生平台鼓包和冲塞失效,被半球形弹撞击后发生帽形鼓包和花瓣形失效,被卵形弹撞击后均发生花瓣形失效。分析发现,PC薄板裂纹扩展消耗的能量较少,造成对不同头形杆弹抗弹性能差别较大的主要因素是初始损伤形成的难易程度不同。     

一种光纤树脂流动监测传感器

开发了一种用于树脂流动监测的新型光纤传感器。该传感器由普通多模光纤制作而成,介绍了该传感器工作原理与制作方法。利用该传感器进行了工艺监测实验,结果表明,该传感器能很好地捕捉到树脂流动前峰的发展,适合用于树脂流动监测。     

Three-dimensional finite element analysis of process-induced residual stress in resin transfer molding process

A three-dimensional finite element analysis of process-induced residual stress in resin transfer molding （RTM） process is presented. The finite element method （FEM） was employed to solve the coupled equations involved in the transient heat transfer and the cure kinetics of the resin, and the distributions of internal temperature and cure degree of the composite at any instant time were obtained. The self-consistent field micromechanics model was used to predict the cure-dependent mechanical properties of the composites. Thermal expansion and cure shrinkage were included in the analysis. The thermo-elastic mechanical governing equations were solved using the incremental stress-strain relationship based FEM and the residual stress development was predicted. The present results were validated by the comparisons with the pertinent literature. The numerical example of a half cylinder was presented. The results show that it is necessary to carry out the three-dimensional analysis due to the complex distributions of temperatures, cure degrees and process-induced stress for thick parts, which can be predicted at any point within composite structures in the present analysis.     

树脂传递模塑工艺中的非饱和流动过程模拟与实验研究

针对编织类纤维增强体的纤维束之间与纤维束内孔隙的双尺度特点,建立了平纹织物的细观结构模型,并推导了汇函数的数学表达式。建立了局部细观流动特征的非饱和流动控制方程,利用有限元/控制体积方法求解,得到了局部饱和度分布。与实验进行比较,吻合较好。      

双稳定矩形非对称复合材料层板的跳变研究

对双稳定矩形非对称复合材料层合板两种稳定构型的跳变行为进行了实验和数值研究。通过实验测得中心加载下层合板两种稳定构型跳变的临界载荷, 建立了两种稳定构型的非线性有限元分析模型, 成功预报了层合板固化后的两种稳定构型, 并进一步预报了两种稳定构型的跳变临界载荷, 预报结果与实验结果吻合良好。实验和有限元模拟结果表明, 中心加载下矩形非对称层合板两种构型的临界载荷相差较大, 并且跳变的过程有所差异。