考虑稳定性的复合材料机翼盒段优化分析

为了降低机翼结构的重量,对大展弦比复合材料机翼盒段分块进行优化设计,将各块的尺寸参数看作设计变量,应变和屈曲因子看作约束条件.经过优化后机翼结构重量下降9.36%,减重效果明显,并且满足所有约束.进一步分析了不同的扭转角和位移约束值对优化结果的影响.结果表明:在设计允许的范围内,扭转角约束对优化后机翼结构的重量影响较大;当约束值大于一定的范围后,位移约束对优化后机翼结构的重量影响变小.     

基于三维等效弹性模量的复合材料中厚层合板稳定性分析

通过对复合材料层合板刚度矩阵的转换,将中厚板等效为3D各向异性板,并将得到的等效弹性模量运用到有限元模型中,对轴压载荷作用下的中厚层合板进行稳定性分析。结果表明：有限元模拟得到的屈曲载荷与工程经验公式得到的屈曲载荷相差很小,简支情况下相差5.86%,固支情况下相差6.47%。证明这种等效方法是可行的,且可以提高复合材料中厚板的三维建模效率。     

缝合复合材料泡沫夹层结构侧压剪切力学性能试验研究

选用3种相同材料制造的夹层结构形式未缝合、锁式缝合和达夫汀缝合复合材料泡沫芯夹层结构,进行了侧压和剪切实验,研究了缝合方法对缝合夹层结构力学性能和破坏模式的影响.试验数据和观察结果表明,泡沫夹层结构缝合后较未缝合在侧压和剪切的强度刚度均得到了极大提高.而不同的缝合方法对结构强度和模量改变是不同的.达夫汀缝合方法在提高剪切强度和模量优于锁式缝合,但在提高侧压刚强度上和锁式缝合相差不大.     

采用Beam单元模拟复合材料加筋桁条的优化分析

通过刚度矩阵转换,将层合板材料等效为3D各向异性材料,并采用Beam单元模拟加筋桁条。在满足加筋壁板应变约束条件下,将加筋桁条的尺寸作为设计变量,加筋壁板的重量和屈曲因子作为目标函数,对Beam单元和Shell单元模拟加筋桁条的有限元模型进行优化设计。结果表明:Beam单元有限元模型能够达到Shell单元模型的精度,一阶屈曲模态图和优化结果基本相同;Beam单元可以代替Shell单元模拟加筋桁条,节约优化时间,提高优化效率。     

基于层合参数的工字型加筋壁板稳定性设计

根据复合材料工字型加筋壁板的工艺铺设特点,建立了一种特殊的有限元模型,将工字型筋条按照凸缘顶板、[形腹板、凸缘底板、以及蒙皮四个层合板进行建模。针对工字型加筋壁板的铺层特征,本研究采用二级优化策略对工字型加筋壁板进行以静强度、刚度和稳定性为约束条件的轻量化设计,与一级优化(铺层厚度和弯曲刚度系数的调整)相比,二级优化采用改进的自适应遗传算法优化层合板的铺层顺序,优化设计结果可以直接用于工程应用,有限元模型和优化方法对复合材料工字型加筋壁板的设计具有指导意义。     

不同温度下层合板胶接头力学性能的试验研究

采用试验方法对3组不同温度下层合板胶接头(T100/T500)的拉伸破坏力学性能进行了研究.试验结果表明,高温试样初始破坏载荷约为室温试样的1/2,但最终破坏载荷均值为室温试样的1.79倍,而低温试样的最终破坏载荷的均值为室温试样的72.64%.因此,胶接头(T100/T500)在高温条件下的力学性能要优于常温和低温条件下的力学性能.     

高温环境下铝合金的高频疲劳性能

研究了2024铝合金高温环境下的高频疲劳性能,获得了光滑试样和带缺口试样在不同应力比下的S-N曲线。结果表明,在高温环境下,铝合金的疲劳性能随应力集中系数的增大而降低;当应力集中系数相同时,其疲劳性能随应力比的减小而降低。最后根据试验结果,以疲劳极限为门槛值,采用双对数公式,给出了高温环境下铝合金的疲劳寿命预测公式,对铝合金的结构设计提供了参考。     

大子样下复合材料层合板拉伸性能分散性研究

对22个相同复合材料层合板试样进行大子样拉伸试验,研究层合板的性能分散性规律.先测量抗拉强度、轴向和横向的应变值,计算每个试件的弹性模量和泊松比.随后对数据进行统计处理,发现复合材料层合板的抗拉强度和泊松比与对数正态分布模型、弹性模量与线性logistic模型拟合较好.最后,给出该复合材料层合板拉伸性能的分散性参数.     

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。