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复合材料管接头拉扭作用下胶层应力分析
,Yang,Chihdar
复合材料学报 , 2004,
Abstract: 发展了一种复合材料胶接管接头在拉伸和扭转载荷作用下胶层内应力分析模型。该模型利用管接头结构中缠绕法成形的管和套管材料、几何形状和所承受载荷的轴对称性,采用一阶层合板理论分析管壁的应力和变形。通过管接头中管、套管和它们之间胶层的位移协调性确定胶层内的应变和应力,从而建立了管接头结构的平衡方程。本模型计算了缠绕角为54°和26°管接头胶层内剥离应力、轴向剪切应力和切向剪切应力,计算结果与有限元分析结果相吻合。
含缺陷的复合材料层合板低速冲击过程的有限元模拟
,郭渊
复合材料学报 , 2006,
Abstract: 用自编的动态有限元分析程序APIC对含缺陷的复合材料层合板的冲击损伤问题进行了模拟计算。该程序采用三维20节点超单元分析了复合材料层合板内的应力分布,通过修正后的C.T.Sun的接触定律建立了冲击物和层合板的运动状态与冲击接触力之间的关系,采用Wilson-θ法求解层合板和冲击物的运动微分方程。在处理层间分层缺陷问题时,采用拉格朗日乘子法使预制分层缺陷界面上满足不可互相贯穿条件。对本文中的计算结果和试验结果进行比较表明:模拟计算结果与试验结果有良好的一致性。相对于无缺陷层合板,含预制分层缺陷的复合材料层合板在分层部位遭受冲击时,分层缺陷对冲击损伤扩展有一定的抑制作用。
复合材料层板静压入破坏机制
王璐璐,
复合材料学报 , 2007,
Abstract: 建立一个有效的计算模型,以分析复合材料层板在静压入过程中发生分层、纤维断裂的现象。该计算模型基于有限元程序的三维逐渐损伤理论对层板的静压入全过程进行模拟,对逐层逐个单元的损伤进行判断,可以模拟任意角度、铺层厚度的层板在递增载荷下的逐渐损伤破坏过程。对炭纤维增强环氧树脂基复合材料层板在静压入过程中发生的分层和纤维断裂现象进行预测,并与实验结果进行比较;对炭纤维增强双马来酰亚胺树脂基复合材料层板在静压入过程中的分层损伤和最终破坏接触力的大小进行预测,并与低速冲击下的结果进行比较。数值仿真与实验结果吻合较好,表明静压入分析方法是复合材料层板在低速冲击下产生损伤的可替换分析方法。
国产碳纤维增强树脂基复合材料应变不变量性能
黎增山,,何为
复合材料学报 , 2011,
Abstract: 应变不变量失效理论是一种新型的基于物理失效模式的复合材料强度理论,广泛应用于复合材料结构失效分析。根据该理论,建立了碳纤维增强树脂基复合材料微观力学模型,获取树脂基体和纤维不同位置的机械应变放大系数和热应变放大系数。对国产复合材料CCF300/5228、CCF300/5428和T700/5428不同铺层角单向层合板进行拉伸试验,并根据试验结果得到对应复合材料的应变不变量性能。分析了增强体纤维和树脂基体对复合材料应变不变量性能的影响;并将应变不变量失效理论应用于国产复合材料失效分析。结果表明碳纤维增强树脂基复合材料应变不变量性能中的第一应变不变量和基体Von-Mises应变临界值取决于树脂,而纤维Von-Mises应变临界值取决于增强体纤维;应变不变量失效理论能够用于国产复合材料失效分析。
带表面防护层复合材料层板的低速冲击及冲击后压缩性能试验研究
何为,,王进
复合材料学报 , 2014,
Abstract: 对增加了表面防护层的国产碳纤维/增韧环氧树脂CCF300/5228A层板的低速冲击及冲击后压缩性能进行了试验研究。通过落锤式低速冲击试验,得到了各组层板的冲击接触力历程、凹坑深度和内部分层面积等特征,而冲击后压缩试验结果可用来对各组层板的损伤容限性能进行评估。结果表明,同裸板相比,加了表面防护层的层板其分层起始载荷变化不大,但形成同样的1.0mm凹坑所需的冲击能量增大了24%~46%。而对于内部分层,在一定的冲击能量范围下,加表面防护层的层板的C扫分层面积比裸板减小了20%~50%,而在同样凹坑深度的情况下,层板在加了表面防护层之后分层面积变化不大。冲击后压缩性能与内部分层情况具有较大的关联性,同样冲击能量下分层面积较小的各组带表面防护层板,其冲击后压缩强度和破坏应变相对于裸板的提高在15%~50%之间,而在凹坑深度相同的情况下,二者的冲击后压缩强度和破坏应变相差不大。
复合材料层板开孔拉伸损伤分析
黎增山,,何为,刘德博
复合材料学报 , 2012,
Abstract: 针对纤维增强复合材料层板开孔拉伸,将复合材料层板的失效分为层内失效和层间失效,建立了复合材料层板开孔拉伸损伤分析模型。该模型基于逐渐损伤分析,对不同复合材料开孔层板进行了失效预测,并与文献试验结果进行了对比,破坏强度和失效模式均与文献试验结果非常吻合。结果表明本文中所建立的层板开孔拉伸损伤分析模型能够模拟含孔层合板拉伸过程中的损伤起始、损伤扩展和最终破坏模式,并最终预测含孔层合板拉伸失效模式和破坏强度。
热固性复合材料固化过程中温度场的三维有限元分析
张纪奎,,郦正能
复合材料学报 , 2006,
Abstract: 根据热传导和固化动力学理论,采用三维有限元方法,对正交各向异性复合材料层合板固化过程的温度和固化度历程及其变化规律进行数值模拟研究。在有限元分析中节点自由度为温度和固化度,考虑了两者之间的耦合作用。计算结果表明:厚度越大,温度峰值越高,中心点开始固化越晚;不同纤维体积含量层合板在固化初期是同步的;中心点温度超过保温平台(85℃)后,随着环境温度继续升高,纤维体积含量越低,中心点温度峰值越大,出现时间越早。
复合材料飞机结构技术成熟度评价方法
蓝元沛,,孟庆春
复合材料学报 , 2010,
Abstract: 飞机设计人员在飞机总体方案论证阶段对主要结构件进行选材时,需要对复合材料飞机结构的技术成熟度进行评估,以确定是否选用复合材料。借鉴技术完备等级(TRL)标准,提出了一个复合材料飞机结构技术成熟度定量评价方法(TEMCAS)。TEMCAS方法将复合材料飞机结构的技术成熟度分为8个等级,涵盖了复合材料结构技术从设计需求到结构应用的整个过程,通过对波音公司复合材料机身结构技术的技术成熟度评价实例证明了其有效性。在飞机总体方案论证阶段可以利用TEMCAS方法,对复合材料飞机结构技术的成熟度进行定量分析,为初步选材复合材料结构应用的决策和风险评估提供依据。
基于界面单元的复合材料Ⅱ型层间损伤分析
刘德博,,李星,何为
复合材料学报 , 2012,
Abstract: 为了研究复合材料层间损伤,建立了一种新型零厚度界面单元模型,可以准确地预测复合材料Ⅱ型层间分层扩展。模型包括本构关系建立、损伤准则和损伤演化引入,并在大型商用有限元软件ABAQUS用户单元子程序(VUEL)中实现,采用显示积分方法求解,不存在收敛性问题。将该模型应用于国产碳纤维增强树脂基复合材料CCF300/5428端部缺口弯曲试验(ENF)模拟分析中,结果表明,此界面单元模型能够准确模拟复合材料层板Ⅱ型裂纹扩展,为复合材料层间损伤分析提供了一种有效的方法。
复合材料跨尺度失效准则及其损伤演化
李星,,刘璐,黎增山
复合材料学报 , 2013,
Abstract: 提出了一种新的基于物理失效模式的复合材料跨尺度失效准则,从细观层面分别对纤维和基体的失效模式进行了表征,将纤维失效分为拉伸失效和压缩失效,将基体失效分为膨胀失效和扭曲失效。建立了相应的失效准则及损伤演化方法。通过正方形和六边形的代表体积单元(RVE)模型,计算了宏观应力到细观应力的机械应力放大系数和热应力放大系数。以IM7/5250-4复合材料拉伸试验作为算例对失效模型进行了验证。计算结果与试验结果吻合较好,表明跨尺度失效准则能够准确预测复合材料层合板的破坏。
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