拉伸-剪切耦合层合板优化设计及其应用

针对标准铺层拉伸-剪切耦合层合板耦合效应弱的缺点,提出利用优化法的自由铺层拉伸-剪切耦合层合板的设计方法。推导了只具有拉伸-剪切耦合效应的层合板应满足的条件。优化得到了7~14层的自由铺层拉伸-剪切耦合对称层合板。对比分析了自由与标准铺层拉伸-剪切耦合层合板的屈曲强度与稳定性。采用自由铺层拉伸-剪切耦合层合板设计了拉伸-扭转耦合结构。研究表明:自由铺层的拉伸-剪切耦合层合板的屈曲强度以及稳定性要显著弱于标准铺层层合板,但具有更强的耦合效应;随着层数的增加,自由铺层的拉伸-剪切耦合层合板的最大耦合效应逐渐减小。     

尾座式电动飞机复合材料机翼结构优化设计

以复杂地形地区物资快速投送平台设计为背景,开展尾座式电动飞机复合材料机翼设计研究。对机翼结构载荷进行分析,对机翼结构构件布置和铺层进行设计,形成复合材料机翼结构设计方案。建立复合材料机翼结构有限元模型,开展典型工况条件下的静力分析,得到机翼结构变形、应力和Tsai-Wu失效因子分布。采用分步优化策略,以机翼结构铺层厚度和铺层角度为设计变量,开展机翼结构质量优化计算,优化结果表明,优化后的机翼结构在满足强度和刚度要求下质量减轻约47.77%,可为尾座式电动飞机结构设计提供重要参考。     

夹芯复合材料基座结构设计与强度分析

提出了两型夹芯复合材料基座结构的设计方案,建立了夹芯复合材料基座数值分析模型,通过理论分析确定了影响基座结构刚度和强度性能的主要参数;应用有限元法,分析了铺层方式、支撑厚度和骨架形式等对直支撑基座结构刚度和强度性能的影响规律,计算并讨论了曲率半径对弧形支撑式基座刚度和强度性能的影响;比较了5种夹芯材料基座的结构力学性能,并通过优化设计,确定了夹芯复合材料基座结构形式。     

开孔复合材料层合板的拉伸强度和失效模式分析

为研究纤维编织工艺、铺层角度和孔径大小对开孔复合材料层合板拉伸强度和失效模式的影响规律,选用正交平纹玻纤层合板（WFL）和单向玻纤层合板（UFL）制作0°和45°铺层开孔拉伸试件,随后进行了试验研究;采用 Abaqus 建立基于二维 Hashion 失效准则的渐进损伤仿真模型,并对试验结果进行了对比,分析了试件的损伤机理。研究结果表明：层合板强度随开孔增大而减小,并且这种变化率随孔径增大而增大,45°铺层的层合板的变化率小于0°铺层,WFL 小于 UFL;WFL 的破坏以纤维断裂为主,裂纹垂直于纤维方向,UFL 以基体开裂为主,裂纹沿纤维方向,孔径则对破坏模式无明显影响;0°铺层 WFL 的破坏是由纤维拉伸失效导致,45°的则由纤维拉伸失效和基体拉伸剪切失效共同导致,0°铺层 UFL 由基体压缩失效导致,45°的则由基体拉伸剪切失效导致;拉伸强度的仿真与试验结果最大误差为14．1％,由此验证了仿真计算方法的有效性。     

基于遗传算法的复合材料圆柱壳水下声辐射优化

为了降低艇体的振动噪声,建立了复合材料圆柱壳的有限元模型,并对其水下振动和声辐射特性进行了研究。在此基础上,分析了复合材料圆柱壳水下声辐射的优化模型;基于遗传优化算法,以复合材料铺层角度为设计变量,以流固耦合面内辐射声压的最大值为优化目标,进行了优化分析。结果表明:对复合材料圆柱壳的铺层角度进行优化设计可以有效提高其声辐射性能,相比对称铺层方式,优化后的远场辐射声压级在50～300Hz频段内平均降低了3.6dB。该结果验证了优化设计的有效性,为下一步进行大型复杂水下结构的声辐射优化研究提供了一定的思路。     

舰船复合材料局部结构细节设计方法

由于复合材料结构具有各向异性、组份复杂、可设计变量多等特性,有效的复合材料结构设计应同时考虑整体结构宏观设计和局部结构细节设计,两者虽密切关联,但在分析方法上存在一定差异。对此,将整体结构简化分析与局部结构细节设计联系起来,重点针对局部结构细节设计方法进行探讨,提出了一种细节设计方法。该方法基于子模型与试验工况模型的对比分析,通过局部结构试件试验对整体结构承载特性进行了综合评价。以某型船复合材料甲板室结构设计为例,通过整体简化模型优化分析确定板架构件尺度参量和铺层设计方案;提取典型局部结构承载形变特征要求,并基于子模型分析技术探讨局部结构细节设计;最后,以局部结构试验验证与考核完成整体结构的优化设计。计算结果表明:该方法能在有效控制设计成本的同时,合理开展复合材料结构设计工作,可供研究和设计者参考。     

基于iSIGHT的复合材料仪器舱结构优化研究

利用iSIGHT优化软件研究了导弹复合材料仪器舱结构多变量多约束优化问题,建立了参数化的复合材料结构有限元模型,采用了分级优化策略,借助于iSIGHT软件提供的Pointer优化器,通过优化复合材料铺层角度、铺层厚度及其他主要结构尺寸实现了仪器舱结构的轻量化,获得了工程实用的复合材料结构优化方法.     

【专栏】飞机结构静强度应变现场测试手段展望

目前飞机结构静强度应变现场主要的测试手段为使用电阻应变计测量系统，但电阻应变计测量系统存在抗电磁干扰差、引线过多以及一致性难以保证等问题，测试效果难以保证。近年来，光纤传感以及非接触光学测量手段的迅速发展，为飞机结构静强度应变现场测试提供了多种选择。本文通过分析以数字图像相关法技术为代表的新技术的特点，如通过进行非接触操作消除安装过程中所带来的分散性误差以及不确定性，在应对某些需要定性分析的飞机静强度试验场合时可以实时给出三维应变和位移场数据，使测量技术更加直观，以及可溯源性更好、更容易保证计量特性的稳定等，对未来飞机结构静强度应变现场测试手段进行了展望，以期为相关部门和机构提供参考。     

多轴向织物层合板层间剪切强度有限元分析与实验研究

用VIMP工艺制备了UD、0/45/-45、0/45/90/-45三种多轴向织物增强,四种厚度的GFRP层合板试样,采用短梁剪切实验考察了层间剪切强度和破坏模式。建立了GFRP层合板短梁剪切试样有限元模型,计算了内部层间剪应力分布。结合计算和实验结果分析表明层合板存在由宽度方向层间剪应力变化导致的自由边缘效应,含偏轴铺层的层合板更容易发生边缘开裂破坏。厚度相同时0/45/-45多轴向织物增强层合板的层间剪切强度最高。短梁剪切强度测试存在尺寸效应,随着厚度的增加,强度下降,样品波动系数增大。     

铺层方式对碳/环氧管层间剪应力影响的有限元分析

利用有限元程序ANSYS7.0对软模膨胀成型制备的碳/环氧管件在轴向载荷下的层间剪应力进行了分析。表明铺层的不对称性会显著导致环向层间剪应力增大,增幅在0.43～1.14倍,但对轴向层间剪应力影响很小;碳/环氧管的轴向铺层和环向铺层的比例对轴向层间剪应力和环向层间剪应力有显著影响,其比例在7∶3～4∶1时可以有效降低碳/环氧管的层间应力。     

粘弹性芯材复合材料夹芯板的自由振动分析

基于Kelvin粘弹性芯材本构特征模型,推导了复合材料夹芯板的动力学控制方程,给出了四边简支正交对称铺层表层夹芯板的固有频率和结构损耗因子解析解,并将解析解与有限元计算结果进行了对比验证。探讨了阻尼层参数变化对结构固有自由振动特性的影响。分析结果表明:增加芯材厚度能有效地提高结构固有频率和损耗因子;结构的有阻尼自振频率受损耗因子影响较小,但其损耗因子随着芯材材料损耗因子的增加而增加;结构的固有频率随着芯材剪切模量的增加而增加,增幅逐渐减小;随着芯材剪切模量的增加,结构的损耗因子先增加后减小,芯材剪切模量设计存在最佳值;结构尺寸增加,芯材剪切模量最佳值逐渐减小。     

移动存储介质安全管理系统设计与实现

针对移动存储介质的使用特点，提出了一种基于WindowsNT的移动存储介质安全管理系统的设计方案，讨论了基于波分复用（WDM）分层驱动模型的实现原理，设计了用于增强身份验证安全性的一次性口令算法，采用3层密钥结构以及改进的加密模式，不仅提高了文件加密的安全强度，也保证了小群组内文件的安全共享。     

一种定征层状平面结构界面粘接强度的兰姆波方法

置于层状平面结构表面的斜劈超声换能器被用于激发和接收多模兰姆波。文章首先分析了采用多模兰姆波的幅频特性定征界面粘接强度的可行性。基于Ritec-SNAP 超声测量系统,建立了采用兰姆波方法定征层状结构界面粘接强度的实验系统。对于给定的层状平面结构,将粘接层的固化过程用于模拟粘接层界面强度的变化过程。对于不同的粘接层固化时间,实验测得的多模兰姆波幅频曲线明显不同。借助于声——超声技术中的应力波因子,给出了兰姆波应力波因子的定义。实验结果显示,兰姆波应力波因子与间接表示界面粘接强度的固化时间之间存在确定的单调对应关系,表明将多模兰姆波的应力波因子用于定征层状平面结构的界面粘接强度是可行的。     

火炮动态后坐装置有限元分析与优化

活塞缸是火炮动态后坐装置中的关键部件,其结构强度设计是整个实验装置强度设计的核心。利用I-DEAS软件,在对其进行实体建模和有限元网格划分的基础上,计算了活塞缸整体的应力应变值,得到了活塞缸工作时的应力应变图,并对其结构中应力状况恶劣的部位进行了结构优化。     

安全疏散的理论计算及安全性评价

关于安全疏散设计,目前我国规范仅限于对安全出口数量、宽度、疏散距离等指标的具体规定,本文通过对疏散时间、烟层下降、热辐射强度的理论计算,对安全疏散设计进行安全性评价。     

网格状玻璃纤维布在公路小修保养中的应用

玻璃纤维布是公路工程和公路养护的新材料,利用玻璃纤维布阻止裂缝的反射,阻止地表水的渗透,延长路面的使用寿命,此种技术在国内尚属首次。１９９９年宁夏公路管理局安排在１０９线１１７７K－１１８０K进行试验,取得成功。现总结如下：一、材料的选择⒈纤维布：玻璃纤维布的选择应根据公路技术等级、交通量和路况质量等因素综合考虑,选定符合公路技术要求的玻璃纤维布。⒉粘层油：洒铺粘层油是工程施工中的重要一环,粘层油可采用乳化沥青和热沥青。采用乳化沥青作粘层油时,应尽量采用快、中裂乳化沥青。无论是用乳化沥青,还是热…     

一种新型结构吸波材料的制备

介绍了阻抗匹配设计原理。自制了三种导电纤维,分别织成正交平纹布,通过优化设计,采用简单层式结构,以酚醛为基体,制备出接近实用水平的多层结构吸波材料。该材料厚3.2mm,密度1.38g/cm3,面密度4.42kg/m2;在8.4GHz～18GHz反射率小于-10dB;弯曲强度173MPa,弯曲模量12.5GPa。     

反对称铺层碳纤维复合材料圆柱壳的双稳态应力特性

双稳态复合材料可广泛应用于各类可变结构的设计。针对反对称铺层的圆柱壳,利用有限元软件ABAQUS的Standard准静态分析,模拟其双稳态跳变过程和跳回过程,探讨在整个连续过程中圆柱壳上的应力分布情况,以及应力随时间和载荷变化的趋势,从而对该类可变结构的设计起到指导作用。结果表明:该类复合材料圆柱壳跳变过程中最大应力出现在载荷施加点与约束点附近,第二稳态下应力关于板中心呈中心对称分布,最大应力沿板壳对角线出现在四个角内侧附近,而跳回过程中应力由第二稳态下的分布慢慢变为集中在约束点附近。而且整个圆柱壳上的最大应力时刻与最大载荷施加的时刻不重叠,具有滞后性。     

超限高层结构抗震设计——深圳珠江广场

深圳珠江广场A栋是一座地上39层地下3层内筒外框架钢筋混凝土结构的高层建筑,由于建筑功能要求致使结构高度超限,属于B级高度钢筋混凝土高层建筑.介绍了主楼结构的抗震设计过程:从结构受力的基本概念出发,在结构布置、计算分析、构造措施等方面作出了有效处理,使整体结构满足设计规范的有关要求,经广东省抗震设防专家委员会审查,肯定了设计参数及结构布置方案,设计达到了抗震设防要求,计算结果也证实了这一结论.     

俄罗斯火炬机械设计局及其研制的防空导弹

文章根据国外已有的公开报道介绍了俄罗斯火炬机械设计局的发展及其研制的多种防空导弹,各阶段研制导弹的主要性能和技术特点,包括导弹气动外形设计、垂直发射技术、可靠性设计等;简要介绍其导弹设计的主要试验设备和研制手段,如热强度试验,加速运输及储存试验及其设备;分析其多年成功地研制出有效的防空导弹的经验。