双向受载裂纹板的碳纤维复合材料补片的胶接修补分析

建立了碳纤维复合材料补片胶接修补双向受载裂纹板的3D有限元模型,分析了补片的单面胶接修补效果,探讨了补片材料、铺层顺序、补片长度及载荷比等对裂纹应力强度因子的影响规律。结果表明:复合材料补片的存在使裂纹板垂直裂纹方向载荷和平行裂纹板方向载荷发生耦合作用,从而影响补片修补效果。平行裂纹方向的压应力可降低裂纹尖端的应力集中因子,而拉应力可提高裂纹尖端的应力集中因子。     

含裂纹钢板复合材料修补疲劳寿命数值分析

用ANSYS有限元软件对复合材料修复含边裂纹、中心裂纹和切口的钢板的疲劳寿命进行了数值分析.研究了边裂纹、中心裂纹长度对钢板疲劳寿命的影响,分析了碳纤维增强复合材料对3种损伤钢板疲劳寿命的修复效果.计算结果显示,修补后结构件的疲劳寿命可延长3～50倍.     

含孔洞铜板复合材料修复疲劳寿命数值分析

用ANSYS有限元软件对复合材料修复含中心圆孔钢板的疲劳寿命进行了数值分析。研究了孔洞大小、补片长度、宽度和厚度对钢板疲劳寿命的影响;分析了复合材料胶接修补的效果,并对修复所用的复合材料补片的大小及厚度进行了优化设计。研究结果表明,利用复合材料胶接修补带中心圆孔的钢板可以使其疲劳性能提高1.6~18倍。修补时,增加补片宽度和厚度都可增加结构疲劳寿命;补片宽度为孔径8倍以上时,增加宽度对疲劳寿命影响不大;补片的长度为孔径的3~4倍时,修复效果最佳。     

用能量法确定层状复合材料疲劳裂纹的扩展方向

含裂纹体疲劳寿命的预测,必须首先了解裂纹扩展路径的全过程,而在层状复合材料中,裂纹扩展的路径非常复杂,不仅可以拐弯,而且可以分叉.因此,首先提出一个简单、适用、统一的裂纹扩展方向的相对强度准则,即应变能释放率比值判据;然后,利用有效解决高梯度问题的数值方法--任意线法,对实测试件的关键时刻(例如,拐弯或进入界面),进行了数值分析;并对典型试件进行了疲劳断裂实验研究.3方面的结果,得到相互的验证.这种一致性,不仅初步证明了这一方法的正确性和适用性,而且为疲劳裂纹扩展全过程的解决,提供了必要的基础.     

内压作用下复合材料修复裂纹管道的失效分析

为准确评估在内压作用下纤维复合材料修复含裂纹管道的有效性及失效压力,建立复合材料修复后裂纹管道的失效数值模型。该数值模型通过扩展有限元法模拟管道裂纹的扩展,利用cohesive单元模拟胶层的脱粘失效,复合材料的失效通过最大应力失效准则进行判定。通过静水压爆裂试验对所提失效数值模型进行验证,实验结果与数值计算结果具有较好的一致性。失效数值分析结果表明:当内压增大至一定值后,未修复管道的初始裂纹沿轴向及壁厚方向逐渐扩展,进而使得管道内壁单元扩展成真实裂纹,此时真实裂纹贯穿整个壁厚方向,即认为裂纹管道发生爆裂失效,爆裂失效压力随初始裂纹半长呈指数形式下降。复合材料修复裂纹管道的不同修复工况呈现相同的失效模式:在单调递增的内压作用下,管道内表面首先出现黏结裂纹,而后其外表面裂纹张开趋势急剧上升,使得复合材料层应力急剧上升,达到极限强度而失效。且对于不同的初始裂纹尺寸,存在对应的复合材料缠绕层数临界值。     

贴附式涡流阵列传感器在裂纹监测上的应用

金属结构疲劳损伤监测是现代飞机结构健康监控的重点和难点,要求传感器具有高可靠性、高灵敏度并且能在恶劣环境中工作。针对飞机结构损伤监测中传感器的特点,采用阵列化的设计思想设计出一种基于柔性电路板工艺的新型涡流传感器。通过构建损伤监测模型,对传感器的参数进行了仿真优化。最后开展了程序载荷谱下2A12-T4铝合金材料的裂纹监测试验以及阳极氧化和电泳喷漆条件下的对比试验。结果表明,贴附式涡流阵列传感器能够定量监测裂纹的扩展,监测精度达到1mm。阳极氧化和电泳喷漆涂层阻碍了传感器对裂纹特征的有效感知,导致传感器的监测灵敏度降低。     

921A 钢结构低周疲劳裂纹扩展特性试验研究

采用预制缺口的平板和加筋板结构试样,对 921A 钢进行了拉伸疲劳载荷作用下的低周疲劳试验得到了拉伸疲劳载荷作用下舰体结构破口裂纹扩展规律,提出了破损舰体结构在疲劳载荷作用下裂纹开裂和后续扩展的判据.该试验结果可直接用于分析和预报破损舰船结构在波浪中航行时的裂纹扩展情况,并为破损舰船的剩余疲劳寿命预报奠定了基础.     

复合材料修复带止裂孔裂纹钢板静强度实验

研究了碳纤维复合材料胶接修复损伤舰船钢结构的修复效果,利用CTM系列微机控制电子万能试验机及配套的引伸计自动绘制试件的拉力-应变和拉力-位移曲线图,通过力-变形曲线得到试样的名义屈服载荷、胶层脱胶开裂时的极限载荷和试样断裂时的断裂载荷。结果显示:利用复合材料补片胶接修补受损钢板能有效恢复结构的静强度和承载能力;修补后结构的屈服载荷和极限载荷有明显提高,且随着补片厚度的增加而增加,但修补结构的断裂载荷没有改变。     

复合材料修复损伤钢板抗盐雾腐蚀疲劳实验

复合材料修补舰船钢结构的抗海洋环境能力是衡量修补效果的一个重要指标,选择舰艇应用最迫切的"盐雾腐蚀"作为海洋环境的初步试验,依据GJB150.11-1986《军用设备环境试验方法.盐雾试验》,对边裂纹直条试样进行修补后腐蚀试验;根据GB3075-1982《金属材料.室温疲劳试验方法》对复合材料修补舰船钢结构进行了腐蚀后疲劳试验研究。结果表明:复合材料微波修复舰船结构具有足够抗大气影响能力,完全可以在舰艇结构损伤抢修中推广应用。     

椭圆状裂纹应力强度因子确定及抽油杆疲劳寿命预测

借助实验数据和公式逼近得到了带有椭圆状裂纹,承受拉-拉载荷的抽油杆的应力强度因子。将此应力强度因子代入Paris公式,即可预测抽油杆的剩余疲劳寿命。计算表明,当抽油杆上初始裂纹尺寸α_0<1.90mm时,预测疲劳寿命与实验值可较好地吻合。     

基于低周疲劳理论的身管横向裂纹萌生研究

基于非线性有限元理论建立弹带挤进的动力学模型,依据低周疲劳理论对身管内壁横向裂纹的萌生时机进行研究.在仅考虑热载荷的作用下,研究热疲劳因素对身管裂纹萌生的影响;再利用热力耦合分析方法,研究将弹带的挤压和摩擦作用考虑进来后身管横向裂纹的萌生时机.结果表明,通过热力耦合模型得到的疲劳射弹发数与实弹射击实验发现的横向裂纹的萌生时机相吻合,验证了在考虑热力耦合作用下所建模型的正确性.     

高比重钨合金的烧结成形与组织性能研究

采用液相烧结成形工艺制备了90W-Ni-Fe合金棒,通过分析烧结态钨合金的组织形貌和力学性能,观察合金的断口组织形貌,研究了烧结工艺对高比重钨合金组织性能的影响,认为减少W-W界面,增加W-W界面的结合强度,是提高烧结态钨合金力学性能的有效途径。     

含缺陷2195-T8铝锂合金疲劳断裂与仿真分析

针对轻质铝锂合金服役环境下的疲劳断裂问题,将第三代铝锂合金2195-T8作为研究对象,通过恒幅拉-拉疲劳试验和等效裂纹模型方法对含缺陷2195-T8 铝锂合金疲劳裂纹扩展行为进行试验与数值仿真分析。研究结果表明:疲劳裂纹萌生于缺陷底部,裂纹扩展速率在表面长度方向最快,而在深度方向扩展最慢;2195-T8 铝锂合金疲劳断口具有典型的分层现象,且合金的分层极大地阻碍裂纹尖端深度方向扩展,导致裂纹分叉;裂纹分叉后扩展速率急剧升高,尖端塑性区域体积迅速增加,使合金进入快速断裂区。以上结果综合说明,含缺陷2195-T8铝锂合金疲劳寿命受裂纹扩展倾向性、分层影响而减少。     

复合材料层合板疲劳寿命形状参数与门槛值分析方法

复合材料性能具有较大的分散性,在表征复合材料疲劳寿命时,必须考虑分散性的影响.以M21C复合材料开孔层合板为研究对象,采用Sendeckyj等效静强度模型和随机变量函数的概率分布方法推导了复合材料层合板疲劳寿命形状参数和剩余强度形状参数的关系,通过试验和统计的方法获得了M21 C复合材料开孔层合板的疲劳寿命形状参数和疲...     

铝合金-纯铝-钢复合板爆炸焊接试验及性能研究

通过设计爆炸焊接试验复合了铝合金-纯铝-钢爆炸复合板,对其界面形态、显微硬度及力学性能进行了研究。结果表明,铝合金-纯铝界面纯规则正弦波形,纯铝-钢复合板界面波形较小,铝合金-纯铝-钢复合板的界面剪切强度在75 MPa以上,爆炸复合过程中,纯铝与钢界面生成了金属间化合物,其界面处基体金属发生强烈的塑性变形。复合板变形及组织变化的结果造成复合板界面处的显微硬度最高,随着距界面距离的增加,两侧基体金属的硬度逐渐降低。     

对接厚板表面裂纹的残余应力强度因子

利用线弹簧模型求解对接厚板表面裂纹的残余应力强度因子。基于Reissner板理论和连续分布位错思想,将对接厚板表面裂纹问题归结为一组Cauchy型奇异积分方程,并采用Gauss-Chebyshev方法给出了奇异积分方程的数值结果,并与有限元解进行比较,计算结果表明:用线弹簧模型解决含残余应力表面裂纹问题不仅是合理可行的,而且是一种简单方便的方法,便于工程实际应用。     

59式57mm高射炮炮管疲劳寿命的工程分析

本文应用Schmitt-Keim方法对59式-57mm高射炮炮管内壁表面裂纹的疲劳寿命进行计算,并对计算结果进行回归分析,得出计算该炮管各种裂纹疲劳寿命的近似公式。结果表明当内壁具有常见的短而浅的裂纹时,其疲劳寿命大于磨损寿命。