复合材料的弹性常数与损伤的直接测试

本文将复合材料细观力学和复合材料微裂纹损伤理论与直接测试方法结合起来,在一次加载条件下直接测得复合材料结构件的弹性常数和损伤变量随外载的变化规律,从而可避免直接测试方法的多次加载的困难。由碳纤维／环氧复合材料圆筒壳的轴压实验的直接测试所得结果比较合理,表明该方法是合理可靠的,特别是在加载条件下直接测得复合材料结构件的损伤发展规律之后,可将复合材料微裂纹损伤理论直接用于工程结构件的动态损伤监测。     

复合固体推进剂等效力学性能VCFEM细观预示方法

根据固体推进剂的细观结构特征,采用等圆最优装载方式生成代表性体积单元(Representative Volume Element,RVE)模型,并结合Voronoi单元有限元方法(Voronoi Cell Finite Element Method,VCFEM)和均匀化方法,发展了一种可预示固体推进剂等效力学性能的数值分析方法,从而得到体分比和组分材料对等效模量和等效泊松比的影响规律。为证明该方法的有效性,设计一个对称数值模型,通过对该方法和传统有限元方法的节点位移结果的比较,发现两者之间的相对误差小于5%,且VCFEM用少量单元就完成了分析,提高了计算效率。通过对不同细观结构下推进剂RVE模型的计算,发现随着夹杂体分比的增大,夹杂的颗粒增强效应越明显,基体材料的变化比夹杂材料对等效力学性能有着更加显著的影响。     

双材料界面裂纹的加料有限元方法

为解决求解双材料界面裂纹应力强度因子等断裂参量的困难,在常规单元位移模式中引入界面裂纹尖端位移场,构建加料界面裂纹单元和过渡单元的位移模式,推出了加料有限元方程。采用不同的加料单元和过渡单元配置方案,建立了方形板中心界面裂纹和矩形板单边斜界面裂纹的加料有限元模型,求解有限元方程直接得到应力强度因子,与解析解的结果对比,表明该方法具有较高的精度,可方便地推广应用于界面裂纹的计算分析中。     

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。     

复合材料偏心加筋壳特性分析

用任意加筋壳单元研究了复合材料偏心加筋壳结构的特性.研究表明,在结构几何尺寸已经确定的情况下,可以调整加强肋骨的偏心量,以改变加筋壳结构内部的受力和变形;调整加强肋骨的布置方式也是改变加筋壳结构强度和刚度的有效方法.     

SiCw/Al复合材料的强度分析

用简化应力的分析方法推导了SiCw Al复合材料的强度与SiC晶须偏轴角α的关系,并通过试验进行验证.结果表明,计算的SiCw Al复合材料强度与实测值比较接近,其误差归因于压缩变形过程中SiC晶须发生了转动和折断,改变了SiC晶须的偏轴角和平均长径比.     

短纤维复合材料的随机微结构力学分析

利用随机介质微观力学方法对纤维大小、方向随机分布的短纤维复合材料弹性模量进行了计算。给出了与微观性能相联系的复合材料弹性模量计算公式。对铝基碳化硅增强短纤维复合材料进行了计算及实验验证。     

碳纤维强度的统计特性及对复合材料线芯力学性能的影响

测试了国产T300级碳纤维的单丝和复丝拉伸强度,并用Weibull分布来描述碳纤维单丝平均拉伸强度。采用拉挤工艺制备出国产碳纤维复合线芯,测试了国产碳纤维复合线芯的弯曲强度和短梁剪切强度性能。结果表明:国产T300级碳纤维单丝拉伸强度性能达到东丽T300碳纤维水平,且分散性更小;复丝强度略低。国产T300级碳纤维集束性较差,在拉挤抽纱过程中,容易夹纱和起毛。在纤维体积含量基本相同情况下,国产T300级碳纤维复合线芯力学性能与东丽T700碳纤维复合线芯力学性能相差不大。     

三峡库区某滑坡有限元分析

库区大量的边坡滑坡因其特殊的地质条件,传统的分析方法无法分析其发展过程,有限元强度折减法是近年来兴起的一种新方法,克服了传统方法的局限,已在工程中得到了应用。运用其对库区某碎石土滑坡工程进行了分析并对其作出稳定性评价,最后与极限平衡条分法(Spencer)进行比较,二者结果相当接近。     

发动机隔热缸套热强度有限元分析

针对低散热发动机存在的热负荷状况,分析了非稳态导热有限元计算的特点:运用经验公式求出了发动机燃烧室部件燃气侧的传热边界条件;运用有限元法对隔热部件进行了热强度分析。计算结果表明:热负荷和热应力增大是造成隔热件可靠性降低的主要因素之一。     

基于ANSYS的车载式金属油罐有限元分析

利用有限元分析技术,应用ANSYS分析软件对车载式金属油罐罐体的结构强度进行了分析计算,得出在各种工况下的应力分布云图。通过对计算结果的分析,找出了产生最大应力的部位及原因,为金属油罐的优化设计提供了理论依据。     

纤维缠绕复合材料管道等径三通的强度分析

根据复合材料强度准则中应用最广的Tsai—wu失效准则,利用ANSYS有限元分析软件,对纤维缠绕复合材料管道等径三通强度进行分析。分析结果表明,复合材料管道三通在承受内压时,在主管和支管的连接处会产生应力集中,纤维的缠绕方向不同三通的强度因子会各异,缠绕角在50°～60°时复合材料管道三通的强度最好,此结论可以为纤维缠绕复合材料管道三通的设计制造提供一种有效的参考。     

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。     

弹药集装单元储存静力学有限元分析

以简单的六面体结构为基础,以“铝板-聚氨酯泡沫材料-铝板”复合板材为弹药集装单元的主体材料,结合弹药集装单元的承载能力要求,建立弹药集装单元的基本模型。通过其在储存状态下的静力学有限元分析,了解3种不同堆垛情况下,弹药集装单元的应力与应变情况,为进一步研究弹药集装单元结构强度提供理论依据。     

橡胶-钢粘接界面断裂问题非线性有限元分析

为解决橡胶-钢粘接界面断裂非线性有限元计算问题,建立了含初始裂纹的橡胶-钢粘接复合结构有限元模型;用张开位移作为裂纹开裂的判定参数并模拟了裂纹的扩展,计算值与试验值的对比证明了该方法的可行性;计算了开裂前粘接界面的层间应力,分析了开裂前裂纹前沿和沿裂纹扩展方向的层间应力变化情况;用断裂力学中的柔度法计算橡胶-钢复合结构的能量释放率,计算并分析了能量释放率沿裂纹扩展方向的变化情况,并与实验结果进行了对比验证,结果证明:该方法是可行的。     

用有限元强度折减法进行加筋土挡土墙稳定性分析

加筋土挡土墙边坡是一种新型的边坡加固形式,传统的理论分析主要是考虑力的平衡关系,因此还有不少的缺陷,而有限元分析不仅满足力与位移的平衡关系,而且考虑了筋带与土体的协调变形作用,模拟的结果能使人们方便地掌握挡墙的整体与局部变化。结合某加筋土挡土墙的实例,利用有限元对其进行了数值模拟,用强度折减法计算了边坡的安全系数,并与极限平衡进行比较,对类似的工程有一定的指导作用。     

不设横向加劲板箱形柱钢框架中节点有限元分析

为了更好地了解不设横向加劲板箱形柱钢框架中节点的实际受力状态和破坏特征,建立了该节点的ANSYS有限元模型,对钢框架梁、柱翼缘板的受力、变形等进行了有限元分析,研究了该节点的破坏现象,分析了钢梁翼缘与箱形柱翼缘板域的应力分布。最后,将3个试件的试验分析和有限元分析进行了比较,以期对此类节点的分析和研究提供参考。     

聚碳硅烷／二乙烯基苯快速升温裂解制备Cf/SiC复合材料

以聚碳硅烷(PCS)/二乙烯基苯(DVB)为先驱体,采用快速升温裂解制备了3D-B Cf/SiC复合材料.结果证明:裂解升温速率的提高可以大大缩短制备周期,同时可以提高材料密度和形成较好的界面结合,从而提高材料的力学性能.制备得到的Cf/SiC材料室温弯曲强度达到556.7MPa.     

安静型夹芯复合材料舵设计及其力学性能分析

通过对夹芯复合材料各层材料的选择,以及夹芯复合材料舵壳的结构设计,提出了夹芯复合材料舵的设计方案和制作工艺。并利用有限元方法计算了复合材料舵壳在流体压力作用下的应力和变形,以及在瞬态载荷作用下舵壳的振动响应。计算结果表明,夹芯复合材料舵壳满足结构的强度和刚度的要求,同时振动水平与钢舵比较有很大的改善。