结合改进单胞模型的单钉双剪层合板螺栓连接结构挤压性能的多尺度表征分析

为提高螺栓连接层合板结构的可靠性和承载能力,基于ABAQUS软件及用户子程序(USDFLD),结合改进的单胞模型,建立了考虑组分材料失效的多尺度数值模型。利用该模型表征分析了单钉双剪层合板螺栓连接结构的力学性能,研究了铺层形式及几何尺寸对连接结构性能的影响。该模型的预报结果与试验结果吻合较好。结果表明:准各向同性层合板螺栓连接结构的挤压强度高于正交各向异性层合板连接结构的挤压强度,前者的失效模式为挤压失效,后者为剪出失效,该模式导致结构承载能力降低,设计中应避免。层合板边径比大于3时,不同宽径比连接结构的挤压强度趋近稳定值;但相同边径比的连接结构,其挤压强度随宽径比的增大而增大,连接结构设计时应给予考虑。      

基于细化单胞模型的复合材料层合板强度预报方法

通用单胞模型常被应用于复合材料细观力学分析。但原始的通用单胞模型存在求解量大、计算效率低的问题。本文中对其改进, 建立了以子胞界面细观应力为未知量的细化单胞模型。该模型可以充分考虑纤维、基体和界面相等细观组分, 并实现单向板的宏-细观多尺度力学分析。通过将组分材料失效判据引入到模型中, 再与经典层合理论相结合, 提出了一种基于细化单胞模型的复合材料层合板强度预报方法, 并给出了基于试验数据的强度谱定量评测方法。通过与世界失效分析习题的失效理论和试验数据进行对比, 证明本文的预报方法具有很高的计算精度和广泛的普适性。     

碳纤维复合材料空间反射镜制造技术研究进展

碳纤维复合材料(CFRP)具有比刚度高、热稳定性好,可设计性强等特点,成为轻量化反射镜制造的新型理想材料,特别适合大口径、高分辨率空间反射镜的制造。简单介绍空间光学反射镜的国内外研究应用的现状。根据反射镜的特点介绍了碳纤维复合材料的材料选择要求,以及国外常用碳纤维复合材料预浸料体系。碳纤维复合材料反射镜制造方法与传统光学材料反射镜的制造不同,一般采用高效、快速、制造成本低的复制工艺来实现。总结了碳纤维复合材料反射镜的复制工艺和反射镜复制精度的影响因素,影响因素包括复制模具、预浸料铺层、反射镜变形、纤维印痕现象、尺寸稳定性以及反射镜尺寸等,并对前五项影响因素提出相应的控制措施来减小影响程度。重点阐述了反射镜纤维印痕现象的成因和解决方法,以及控制尺寸稳定性的关键。     

考虑单向复合材料复杂微观结构的细化单胞模型

通用单胞模型常被应用在复合材料细观力学分析上。但原始的通用单胞模型存在求解量大、计算效率低的问题。该文对其改进,建立了以子胞界面细观应力为未知量的细化单胞模型。利用该模型研究复杂的微观结构包括纤维截面形状/排列方式,界面相材料属性/几何厚度,夹杂/空隙对单向纤维复合材料宏观弹性常数的影响。通过与其他研究方法和试验数据对比证实了该预测模型具有更高的计算效率,计算精度和更广泛的普适性。该文模型子胞划分更细致,克服了原始通用单胞模型无法分析复杂微观结构的不足。有望将损伤力学引入该模型中建立一个有力的分析工具,来进行复合材料结构宏/细观多尺度损伤力学分析。     

螺栓连接层合板结构失效模式多尺度数值分析

为充分发挥螺栓连接层合板结构的力学潜能,构建宏-细观多尺度数值方法,从细观组分材料性能出发准确地预测结构的失效载荷,模拟局部损伤的产生、扩展过程,指导结构设计。基于有限元软件ABAQUS提供的用户自定义子程序（ USDFLD）,引入改进的单胞模型（ GMC模型）,建立考虑细观组分材料损伤／失效的宏-细观多尺度数值分析模型,模拟预报螺栓连接层合板结构在双剪切载荷作用下的损伤模式及挤压强度,模型的预报结果与文献及实验结果吻合较好,充分证明模型的预报能力。利用该模型进一步分析试件的几何尺寸对结构损伤模式及挤压强度的影响。结果表明：结构宽度与孔径比尺寸的变化对结构的损伤模式及挤压强度均有影响,且对挤压强度的影响较大,在结构的设计过程中应给予充分的考虑。