复合材料大开口壁板的稳定性研究

本文研究复合材料大开口壁板的稳定性能,应用商用有限元软件ABAQUS对该结构进行有限元建模,开展数值分析,选用Hashin准则,对界面选用Quards二次应力判据分别判断其失效,得到壁板的屈曲载荷和屈曲模态,然后对壁板进行后屈曲分析,进一步得到结构的破坏载荷和破坏方式。从分析结果表明该结构具有较强的后屈曲承载能力。     

压剪组合作用下复合材料壁板的后屈曲承载能力

通过复合材料加筋壁板后屈曲有限元分析,预测盒形薄壁结构在弯扭组合作用下的承载能力.壁板基于修正的一阶剪切理论,四边简支,变形时保持直线.后屈曲分析采用弧长法和基于渐近分析的路径转换技术.定义了三种逐渐破坏状态,利用Hoffman准则,考虑单层板的破坏对于刚度的影响,确定壁板的后屈曲承载能力.数值计算结果表明,复合材料加筋壁板屈曲后有相当大的后屈曲承载能力,预测结果与复合材料盒段弯扭组合试验结果符合良好.     

复合材料胶接过程的微机控制系统

讨论了复合材料胶接过程微机控制系统的工作原理,硬件配置和软件设计,针对被控对象复杂变及难以建模的特点,采用了智能化变结构控制策略和容错技术以提高系统的运行可靠性。结果表明,该系统不仅消除了温度超调现象,大大降低了工件各点间的温差,而且获得了明显的节能效果。     

复合材料加筋壁板长桁终止端失效分析

为了研究复合材料加筋壁板长桁终止端在轴压载荷作用下的破坏机制,基于ABAQUS有限元软件中的连续壳单元和cohesive单元建立了有限元模型,在该模型中,采用hashin准则预测面内损伤,而对于壁板与长桁缘条之间的脱胶损伤的起始与扩展,则采用cohesive单元进行模拟。采用该模型对复合材料加筋壁板长桁终止端在轴压载荷作用下的破坏过程进行仿真,仿真结果与试验结果相比较表明,所建立的有限元分析模型能较好地模拟加筋壁板长桁终止端在轴压载荷作用下壁板与长桁缘条间的脱胶过程,且能较好地预测该结构的承载能力与分层面积。     

铝合金胶接对接接头应力分布的数值分析

铝合金在采用对接接头胶接时能保证连接强度,但其应力分布不容易分析.通过数值分析方法,在ANSYS软件平台中通过搭建两种不同形式的铝合金对接接头,研究模型弯曲时其应力分布情况.胶层应力在两端部分波动较大,在中间应力分布比较有规则,X、Y与第一主应力与胶结长度几乎成线性分布,而胶层的平均应力关于胶层的中点位置几乎呈现对称的抛物线分布.基于以上规律可以为铝合金在受到载荷时对接头的设计提供一定的方法和建议.     

复合材料加筋壁板长桁凸缘变厚度设计对长桁-蒙皮界面承载能力的影响

长桁与蒙皮之间的脱胶是复合材料加筋壁板主要的失效形式之一。本文首先对复合材料机翼结构长桁-蒙皮典型结构进行了三点弯曲试验,获得破坏载荷以及界面失效模式。然后基于ABAQUS建立三维有限元模型,采用内聚力模型模拟界面的破坏情况。有限元计算结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的合理性。在此基础上,对长桁凸缘宽度方向采用渐变厚度设计,开展了其对长桁-蒙皮界面承载能力的影响分析。研究结果表明采用变厚度设计可以减缓长桁凸缘末端附近的刚度突变,降低长桁凸缘末端与蒙皮之间界面的面外载荷。凸缘变厚度设计可以有效避免长桁与蒙皮界面过早出现脱胶失效,长桁凸缘末端越薄,界面脱粘载荷越大。     

复合材料机翼上壁板剖面形状选择研究

目前复合材料作为一种密度低、比强度和比刚度高的先进材料,已经广泛应用于飞机机翼的主承力结构中。如A350和B787外翼翼盒壁板(蒙皮+长桁)为复合材料长桁加筋壁板。复合材料外翼上壁板概念设计阶段,首要解决的问题是壁板剖面形状选择问题。本文讨论了复合材料长桁加筋壁板的稳定性、工艺性和维修性以及如何在定义壁板剖面初始尺寸时综合考虑维修性和工艺性问题,分析了壁板临界欧拉柱屈曲失稳模式,并确定上壁板剖面基本形状。     

超声振动辅助碳纤维复合材料胶接研究

基于超声波振动能够改善液体填缝、提高固液界面浸润的特性,提出超声波振动辅助碳纤维复合材料胶接方法.在碳纤维复合材料胶接过程中,外加超声波振动,通过外力场直接干预并强化胶接过程,突破目前胶接主要通过界面改性等被动强化方法的不足.以赛车碳纤维悬架横臂胶接接头为研究对象,采用正交实验,研究超声波振动位置、振动时间、振动压力三个工艺因素,设计了超声波辅助碳纤维复合材料接头胶连接的工艺.实验结果表明:超声波振动辅助胶接可提高胶接强度52%,提高胶接强度稳定性66%,显著改善碳纤维复合材料的胶连接性能,为复合材料胶连接工艺强化提供参考.     

轴对称壳体胶连接头粘弹性应力分析

基于Ｓｃｈａｐｅｒｙ单积分本构关系,推导了复合材料屈合壳和胶层材料的线性粘弹性本构关系,给出了轴对称复合材料壳体胶连接头粘弹性有限元分析程序。通过数值计算,对考虑粘弹性效应后胶层中的应力分布进行了讨论,得到了一些有益结果。     

纵向间隙对胶接接头应力分布影响的数值分析

运用弹塑性有限元法研究了连续和纵向间隙连接的单搭接接头应力分布规律.结果表明,当纵向间隙存在时,应力峰值发生在间隙端,随着间隙越大,应力集中越明显;间隙的偏心距越大,应力集中越明显.     

分层损伤复合材料加筋层合板屈曲和后屈曲性态研究

基于板的一阶剪切理论和Von—Karman大挠度理论,提出了合嵌入分层的复合材料加筋层合板在受压缩荷载作用下的前、后屈曲分析的有限元方法,并推导了相应的有限元列式,分析中还考虑了分层前缘的闭合接触效应．通过典型算例,研究了复合材料加筋层合板的屈曲和后屈曲性态与加强筋的分布、分层形状、分层位置及分层大小等因素的关系．     

考虑胶层的蜂窝夹层复合材料动态特性

提出了一种蜂窝夹层复合材料等效模拟方法.将面板与胶层等效为层合材料,并推导了其等效弹性参数.根据等效板理论、三明治夹芯板理论及所提出的方法分别建立自由-自由状态的铝蜂窝夹层复合材料有限元模型.将3种等效方法的数值计算结果与试验模态参数进行对比,结果表明,所提出等效方法的最大误差不超过5%,平均误差降低到2.03%,表明考虑胶层的影响,模态参数计算结果更为精确.通过控制变量法和相对灵敏度分析表明,胶层是影响复合材料动力学性能的关键因素之一,在面板与蜂窝胞壁连接良好的前提下,减小胶层的厚度或增加胶层材料的弹性模量能够有效提升材料的整体动态性能.     

含分层损伤复合材料层合板胶接振动特性影响

通过对含不同大小层间分层层合板结构分析，讨论由胶接所产生的拉伸和剪切刚度对含层间分层损伤复合材料层合板振动特性的影响。基于修补分层损伤结构变形特点，将含损层合板的基板、上子板和下子权采用Mindlin板单元离散，而损伤区修复效应以胶接单元模拟，建立相应的有限元分析模型和计算方法。通过对含损层合板的振动分析，验证采用的修复分层损伤胶接单元的正确性；依据拉伸和剪切胶接刚度对含损层合板固有频率的分别影响与综合影响，得到对分层损伤复合材料层合板修补的指导性原则。     

复合材料层合板的应力分析

根据文献[1]所建立的位移场模型以及相应的位移形式的平衡方程,对简支层合板受一般载荷作用下的问题简化成求解其代数方程组的问题,所计算的结果与相应的三维弹性解进行了详细地比较。     

复合材料连续柱壳轴对称问题的热应力研究

根据Ｈｅｌｌｉｎｇｅｒ－Ｒｅｉｓｓｎｅｒ变分原理,在柱坐标系中,导出复合材料柱壳混合状态方程和边界条件的弱形式;在轴对称情况下,建立了连续闭口柱壳的热应力混合方程,给出了任意厚度连续柱壳在热荷载和机械荷载作用下的弱形式解。     

一种新型SCS钢—混组合桥面系力学性能分析

为应对既有正交异性桥面系在工程应用中出现的诸多病害,结合钢箱梁的构造特点,提出了一种新型钢板夹心混凝土(SCS)钢—混组合桥面系,为明确该新型SCS钢—混组合桥面系的力学特性,基于等效刚度法、结合大型通用有限元程序Ansys,分别建立了新型SCS钢—混组合桥面系与传统正交异性钢桥面系的节段力学模型,并对两个节段力学模型的受力特性进行了对比分析研究。结果发现,在汽车车轮集中荷载作用下,新型SCS钢—混组合桥面系的局部抗弯刚度明显优于传统正交异性钢桥面系,桥面系纵横向刚度比值更趋于接近1.0,结构受力变得更加均衡,局部未出现过大变形,改变了传统钢桥面系的正交异性特征,改善了桥面系结构的受力,表明该新型SCS钢—混组合桥面系具有良好的力学性能。     

复合材料层板屈曲中的剪切效应

本文在渐近有限元模型的基础上，进一步完善了渐近分析过程，修正了有关物理量的量级，给出了形式简洁且物理意义清晰的剪切修正项。改善后的模型能较好地反映横向剪切效应对复合材料层板屈曲特性的影响。本文用算例验证了改善后模型的合理性，并得出了一系列有实用价值的结论。     

组合柱内力分析

通过理论与电测实验方法，分析完成了组合柱结构在承担外来荷载作用时的内力分量计算，验证了其内力分析及分布规律的正确性。     

轿车横梁的冲压残余应力分析

轿车后桥横梁采用钢板冲压成型,并在两端冲有凹坑。针对轿车后桥横梁在0.8～1.0万km可靠性强化试验后的开裂情况,采用盲孔法对冲压有不同深度凹坑的两种横梁中的残余应力进行了测试,并对残余应力的分布与变化情况进行了分析和比较。结果表明,冲压会在横梁中产生较大的残余应力,具有较深凹坑的横梁的冲压工艺优于具有较浅凹坑的横梁的冲压工艺。     

含单个分层复合材料层合板后屈曲性态研究

基于Mindlin假定下大变形的板／壳理论,采用参考面单元和虚拟杆单元相结合的非线性有限元方法,建立了分层损伤层合板后屈曲分析的有限元计算模型,并研究了考虑层间接触效应的单分层层合板的后屈曲性态．着重研究了分层深度、铺层次序和分层尺寸对含单个穿透分层层合板后屈曲性态的影响,如随分层位置沿厚度方向由表面向中心靠近,层合板后屈曲载荷呈下降趋势;当分层尺寸确定时,层合板的铺层次序及分层深度对后屈曲载荷的影响呈现明显的规律性;不同分层尺寸对后屈曲模态有显著影响等．所得结论对层合板结构设计和评估有指导意义。