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。     

2005年国防科技大学学报总目次

第一期航天工程·材料工程·控制工程PPQ-b-PEG刚柔嵌段共聚物的合成及热稳定性龙永福,谢凯,许静,等…………………………………………(1)自组装SiO2光子晶体线形阵列许静,谢凯,龙永福,等……………………………………………………………(5)聚碳硅烷纤维无机化过程中弯曲的形成及对SiC纤维性能的影响郑春满,李效东,楚增勇,等……………………(8)铺层方式对碳/环氧管层间剪应力影响的有限元分析彭超义,曾竟成,肖加余,等……………………………………(1 2)反应法制备SiC涂层组成与结构张玉娣,张长瑞,周新贵,等……………………………………     

脱层壳屈曲的一阶剪切理论

脱层的存在将会大大降低层合结构的屈曲载荷。本文将含任意位置环向贯穿脱层的轴压圆柱壳分成多段子壳 ,用厚度的一次多项式模拟脱层壳屈曲时子壳的轴向和环向位移 ,利用变分原理导出了脱层壳的屈曲方程和定解条件 ,并用状态空间方法进行求解。通过与经典理论的比较 ,指出了它们各自的适用范围 ;考虑脱层壳的三种不同屈曲模态 ,分析了边界条件、脱层长度、深度对脱层壳屈曲载荷的影响 ;最后给出了正交各向异性脱层壳的屈曲分析     

层间接触与弹性模量对某导弹场坪动载的影响

为了研究某型导弹典型公路发射场坪沉降量和受力状态,利用混凝土塑性损伤模型建立某导弹无依托发射场坪有限元模型,在选取30种典型路面结构的基础上,分析了土基层弹性模量和面层与基层间黏结状况两个因素对路面动载响应的影响。结果表明:层间接触不良会导致路面弯沉、剪应力变大。同时得出该型导弹发射道路土基层弹性模量应大于20 MPa。研究结果对于评估导弹无依托发射生存能力和快速反应能力提供参考依据。     

软硬交替多层膜法向压入过程的有限元分析

采用大变形弹塑性有限单元法,对高速钢基体上的软硬交替多层膜在法向压痕作用下的力学行为,进行了模拟和分析.为了研究膜层数和膜厚的影响,对从单层到16层的不同膜层体系进行了计算.通过对诸如膜层的变形、最大应力随膜层数的变化、界面剪应力分布、表面张应力分布等的分析,得出了这些参数的分布及其对膜层体系的摩擦学性能的影响.这些结果可为多层膜的结构优化设计提供定量的依据.     

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。     

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。     

复合材料层合圆柱壳的动力响应与层间应力

采用分层壳理论和厚度方向的二次插值函数推导出正交铺设层合圆柱壳的动力响应方程,并得出简支层合圆柱壳自由振动问题的解.对于给定算例,计算出的自振频率与三维分析的结果吻合良好,说明所推导的二维解具有足够精度.计算了前四阶模态对应的壳中应力.计算结果说明,对于高阶模态,层间应力相对于面内应力的比值远高于低阶模态的对应比值,高的层间正应力是高阶模态导致脱层破坏的主要原因.     

复合材料层合结构层向理论及应用进展

层向理论是由Reddy提出来的一种用于精确分析复合材料层合结构的三维板壳分析理论。由于不引入任何的变形和应力假设条件,因此相较于传统的等效单层板理论,层向理论在分析大厚度复合材料层合板壳结构的静动态响应及其局部层间效应时具有较大的优势。系统地综述了层向理论近年来的研究进展、数值解法及其应用情况。具体包括:层向理论的基本原理及发展现状、基于层向理论的有限元方法及改进模型、层向理论在复合材料层合结构静动态响应及含损伤问题领域的应用等。并对该理论可进一步拓展的研究方向进行了展望。     

固体火箭发动机复合材料壳体裙黏接性能分析

采用数值计算方法研究复合材料壳体裙连接结构的黏接性能。通过建立纤维缠绕壳体的有限元模型,采用内聚力模型定义裙黏接面的接触关系,引入黏接界面的损伤失效准则,模拟黏接界面的脱黏行为,以此预测裙连接结构的极限承载。同时,研究壳体的轴向和环向应变及黏接面上的剪应力分布情况,以及弹性层的弹性模量与黏接长度对黏接性能的影响。数值算例表明,计算结果与实验数据相吻合,验证了该方法的正确性。所提方法可用于裙连接结构的优化设计中。     

光栅过滤法测试陶瓷磨削表面残余应力

采用表面形貌技术对陶瓷磨削表面残余应力进行测试研究,对表面粗糙度曲线经过数据截取、滤波以及规范化处理后可得到表面挠度曲线,认为,此方法与X射线衍射法相比测试结果较接近,是测试残余应力的有效方法;其数据处理过程是保证测试精度的关键;挠度变化是个渐变的过程。     

宽频带随机振动环境的疲劳强度强化机理

全轴随机振动环境的疲劳强化机理问题是可靠性强化试验研究的关键技术之一。针对该振动环境的宽带特性对疲劳失效的强化作用进行了讨论,首先研究影响随机应力疲劳强化效能的相关统计参数,然后分析随机应力的频谱带宽如何影响这些统计参数,最后得到频谱带宽对疲劳强化效能的影响,由此揭示全轴随机振动环境宽频带特性的疲劳强化机理。     

粘-弹层合板的阻尼振动和横向应力

应用混合分层理论在板的厚度方向取二次插值函数描述每个数值层内位移沿厚度方向的变化规律,采用三次和四次插值函数描述横向应力沿厚度方向的变化,推导出粘-弹层合板的动力学方程,并得出简支粘-弹层合板自由阻尼振动的解.数值结果不仅与三维结果吻合较好,且能够计算合理协调的横向应力.     

超高斯随机振动环境的疲劳强化机理

针对可靠性强化试验的全轴随机振动环境的超高斯幅值分布特性开展其疲劳强化机理研究。首先通过理论分析表明RS机振动激励下试件应力仍保持超高斯分布,然后证明了同等量级下的超高斯分布比高斯分布随机应力具有更高的疲劳强化效能,从而揭示RS机全轴随机振动环境超高斯幅值分布特性的疲劳强化机理。     

剪切变形对夹芯复合材料悬臂箱梁挠度的影响

为了分析剪切变形对夹芯复合材料悬臂箱梁挠度的影响,推导了夹芯复合材料薄壁箱梁的等效弯曲刚度和剪切刚度,将夹芯复合材料悬臂箱梁等效为具有等跨度等刚度的均质箱梁;利用初等梁理论得到了考虑剪切变形的夹芯复合材料悬臂箱梁的挠曲线方程;分析了剪切变形对夹芯复合材料薄壁箱梁挠度的影响,为复合材料薄壁箱梁的设计提供了理论参考.     

带有消声瓦的潜艇耐压壳的稳态振动和横向应力

采用混合分层理论和Ressiner混合变分原理,在壳的厚度方向取二次插值函数来描述位移沿厚度方向的变化规律;采用三次和四次插值函数来描述横向应力沿厚度方向的变化,线形处理筋条的变形,推导出粘弹加筋层合圆柱壳的动力学方程和协调方程组,并采用拉普拉斯变换,得出简支粘弹加筋层合圆柱壳稳态振动的响应解。对于自由阻尼层合圆柱壳,所给出的振动频率和结构损耗因子与解析解吻合良好.结果表明,较高的层间横向正应力是引起潜艇消声瓦脱落的主要因素,而采用较高模量的粘弹性阻尼材料将降低层间横向应力的幅值.     

Design of accelerated life testing plans under multiple stresses

Accelerated life testing (ALT) using multiple stresses is commonly used in practice to resemble the operating stresses at normal operating conditions and obtain failure observations in a much shorter time. However, to date, there is little research into the theory of planning ALT for reliability estimation with multiple stresses. ALT with multiple stresses can result in a large number of stress‐level combinations which presents a challenge for implementation. In this article, we propose an approach for the design of ALT plans with multiple stresses and formulate multistress test plans based on different objectives and practical constraints. We develop a simulated annealing algorithm to efficiently determine the testing plan parameters. We demonstrate the proposed method with examples based on an actual test conducted using three stress types. The obtained optimal test plans are compared with those based on fractional factorial design. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Naval Research Logistics 60: 468–478, 2013     

舰船静置爆炸气泡时总纵强度计算方法研究

新型"大气泡能"概念武器在水下爆炸能产生大气泡,对船体总纵强度造成很大影响,有可能使舰体发生纵向折断或倾覆。为研究这种作用,建立了舰船静置爆炸气泡时总纵弯曲强度的理论计算方法。采用静置爆炸气泡的假设,将气泡产生的浮力损失和压力差转化为等效载荷,计算气泡作用后船体的总纵弯矩和剪力并进行强度校核。以某舰艇为例进行计算,结果表明,爆炸气泡作用下船体的剪力和弯矩比静浮状态增大很多,船体发生纵向折断破坏的危险性也随之增大。     

Formation of adiabatic shearing band for high-strength Ti-5553 alloy: A dramatic thermoplastic microstructural evolution

By using split Hopkinson pressure bar, optical microscopy and electronic microscopy, we investigate the influence of initial microstructures on the adiabatic shear behavior of high-strength Ti–5Al–5V–5Mo–3Cr (Ti-5553) alloy with lamellar microstructure and bimodal microstructure. Lamellar alloy tends to form adiabatic shearing band (ASB) at low compression strain, while bimodal alloy is considerably ASB-resistant. Comparing with the initial microstructure of Ti-5553 alloy, we find that the microstructure of the ASB changes dramatically. Adiabatic shear of lamellar Ti-5553 alloy not only results in the formation of recrystallized β nano-grains within the ASB, but also leads to the chemical redistribution of the alloying elements such as Al, V, Cr and Mo. As a result, the alloying elements distribute evenly in the ASB. In contrast, the dramatic adiabatic shear of bimodal alloy might give rise to the complete lamination of the globular primary α grain and the equiaxial prior β grain, which is accompanied by the dynamic recrystallization of α lamellae and β lamellae. As a result, ASB of bimodal alloy is composed of α/β nano-multilayers. Chemical redistribution does not occur in ASB of bimodal alloy. Bimodal Ti-5553 alloy should be a promising candidate for high performance armors with high mass efficiency due to the processes high dynamic flow stress and excellent ASB-resistance.     

论短肢剪力墙的轴压比限值

在理论方面,短肢剪力墙的研究尚处在探索阶段,缺少系统的研究,有关短肢剪力墙结构的轴压比对抗剪性能的影响分析还很不完善。在理论分析的基础上,确定了用以判断构件大、小偏压状态的界限轴压比,得到了为保证T形截面短肢剪力墙构件具有一定延性的轴压比限值。