基于模拟退火Memetic算法的复合材料层合板铺层顺序优化

应用基于模拟退火局部寻优的Memetic算法对复合材料层合板的铺层顺序进行优化设计,以层合板的面内几何因子和弯曲因子为优化对象,建立Memetic算法的优化模型。通过遗传操作,搜索问题的最优解,借助于模拟退火进行局部寻优,扩大了算法的寻优范围,加速了算法的收敛速度。数值算例中给定了层合板的面内几何因子和弯曲因子,应用Memetic算法求解层合板的最佳铺层顺序。并应用标准遗传算法和基于模拟退火局部寻优Memetic算法的结果进行比较,然后用有限元进行模拟分析,证明了本文中优化模型的有效性和基于模拟退火Memetic算法的优越性。     

纤维薄板厚度对增强RC梁承载能力的影响

通过进行普通钢筋混凝土(RC)梁与碳纤维薄板(CFL)增强RC梁的三点弯曲试验,研究粘贴不同厚度的CFL对增强RC梁的破坏模式和承载能力的影响规律,试验发现普通RC梁的破坏以混凝土开裂和主筋屈服为主,CFL增强RC梁的破坏模式与CFL的粘贴厚度有关,包括CFL拉断失效、CFL与混凝土界面剥离、混凝土压碎3种基本模式及其混合模式,弯曲载荷下的极限承载力随CFL的粘贴厚度而增加,与普通RC梁相比提高了12．6％-38．9％。     

Evaluating Volume Fractions of the Elements for Composite Laminates by Using Dielectric Properties

A series and parallel model for investigating the capacity of composite laminates and the relationship between the dielectric properties of the composites and its constituents are presented. Volume fractions of the constituents are considered in this study. The expression of the complex dielectric constants for evaluating volume fractions under discrete frequencies is established and the general solutions for the resultant linear simultaneous equations for system are also exploited. The results show that the high accuracy of proposed method is obtained.     

多轴向经编增强复合材料拉伸性能的研究

对经编多轴向织物及层合板的拉伸性能进行了较详细的测试及研究,并与传统的机织物增强材料进行了比较,得出了一些结论,为今后经编多轴向增强材料的应用及发展提供了一定的理论基础。     

HPFL加固受火RC梁刚度及挠度研究

结合国内外对火灾后钢筋混凝土结构中混凝土和钢筋力学性能的研究,分别采用三台阶模型和二台阶模型对火灾后混凝土和钢筋的弹性模量进行简化计算.根据简化计算模型和等效弹性模量法,对受火后钢筋混凝土梁截面的弹性模量进行等效,得到受火后钢筋混凝土梁截面的弹性模量.根据有效惯性矩法,对高性能复合砂浆钢筋网加固受火RC梁开裂前和开裂后的截面进行等效换算,将受拉区钢筋和全截面的高性能复合砂浆钢筋网换算成弹性模量为混凝土弹性模量的换算截面.在考虑剪切变形影响的前提下,对高性能复合砂浆钢筋网加固受火RC梁的截面刚度和挠度进行理论推导,并结合实验数据验证理论公式的合理性.分析结果表明,推导所得的计算公式与试验数据基本吻合.     

Ni/Al层合结构热传导性能的非平衡分子动力学研究

采用非平衡分子动力学方法研究了[111]方向的Ni/Al层合结构的热传导性能.首先模拟了温度为300 K下[111]方向Ni/Al层合结构的热传导,通过分析界面处的声子态密度,发现交换热冷浴位置之后,层合结构的热参数基本没有变化,说明热冷浴的位置对结果影响不大.其次讨论了300 K下单层的Ni/Al层合结构的尺寸效应,计算结果表明随着系统尺寸的增大,界面热阻值逐渐减小并趋于平缓,并分别讨论了Ni和Al的热导率的尺寸效应;采用外推法计算了无限大系统下Ni和Al的声子热导率以及声子平均自由程,结合Wiedeman-Franz定律计算了Al和Ni的电子热导率,得到了Al和Ni的总热导率,并与实验值进行比较,结果与实验值在同一量级.然后讨论了传导方向为[001]和[110]时层合结构的界面热传导性,并和[111]方向的结果对比,发现界面热阻具有明显的各向异性.最后讨论了双周期层的Ni/Al层合结构的热传导性能,结果表明最靠近热浴的界面温度跳跃值最大,对应的界面热阻值最大,即对层合结构的热传导性能影响最大;与相同长度的单周期层结构对比,发现双周期层结构的热导率明显要小,因此可以通过增加材料的层数来提高隔热效果.     

复合材料板弯扭耦合特性数值模拟

为研究复合材料风机叶片弯扭耦合特性,将风机叶片简化为对称非均匀复合材料层合板,研究不同的耦合区域对弯扭耦合效应的影响.在复合材料层合板不同区域对称铺设相同纤维角度的增强板,分析在集中静力荷载作用下,层合板的静态弯扭耦合特性;结合模态分析方法,利用模态置信准则(MAC),定量分析不同位置耦合层合板的弯扭耦合动态效应.结果表明,在低阶模态时,中部区域耦合板耦合效果明显,端部耦合板在高阶模态时弯扭耦合效果更明显.     

基于蚁群算法的复合材料层合板屈曲优化

针对蚁群算法（ACO）存在的编码方式单一、不易理解,其信息素更新公式对优化结果的依赖性强等不足进行改进,使其优化过程对最优解的依赖程度降低,避免陷入局部最优解;添加了蚂蚁路径判断模块,节省了优化的计算量;改进了算法的迭代条件,提高了运算效率.同时,将其用于复合材料层合板设计中的最小层数优化和铺层角度优化.结果表明,改进的ACO具有运算效率高、优化结果准确的特点,所得优化结果与遗传算法相同.     

CFL加固受弯钢板中表面裂纹应力强度因子的数值分析

借助ANSYS建立了碳纤维薄板(CFL)加固钢板中半椭圆型三维表面裂纹的应力强度因子有限元计算模型,讨论了CFL厚度、裂纹形状比、裂纹面积对CFL加固受弯钢板中三维表面裂纹应力强度因子的影响.研究结果表明:CFL加固含裂纹的钢结构能够大幅度地降低裂纹的应力强度因子;应力强度因子的降低速率随CFL厚度的增加而减小;裂纹面积越大的表面裂纹,在CFL加固后其应力强度因子降低的幅度越大,加固效果越明显;对于含细长裂纹的受弯钢板,CFL正面加固的效果更为显著.     

复合材料铺层板低速冲击作用下损伤的有限元分析

建立了分析纤维增强树脂基复合材料层合板在横向低速冲击作用下损伤和变形行为的有限元模型.针对铺层板的层内损伤,在采用应变描述的Hashin失效准则的基础上,建立了单层板的逐渐累积损伤本构模型;针对铺层板的层间脱层损伤,使用界面单元模拟层间粘接区域,在采用力与相对位移表示的材料模型的基础上,建立了各向同性脱层损伤模型,通过结合传统的应力失效准则和断裂力学中的能量释放率准则定义界面损伤演化规律.计算模型通过有限元软件ABAQUS/Explicit的材料模型用户子程序实现.使用该计算模型对铺层方式为(04,904)S的碳纤维增强环氧树脂基复合材料层合板在不同横向低速冲击作用下的损伤和变形行为进行预测分析,并将数值仿真结果与试验结果进行了比较,验证了所提出模型的正确性.