三维整体夹芯机织复合材料抗落锤冲击性的测试与分析

为了研究三维整体夹芯机织结构复合材料的能量吸收能力和破坏机理,本文对14组具有不同结构参数的夹芯结构复合材料试样进行了抗落锤冲击测试,得到试样的中值破坏能量,并对测试结果进行了分析.分析结果表明:影响三维整体夹芯机织复合材料抗落锤冲击性能的因素主要包括结构中各部分的纬纱密度,接结纱的接结方式以及增强纤维的性能;另外,预制件的经纬纱织造密度亦对复合材料的抗冲击性能影响很大.     

三维角联锁机织复合材料有限元分析

在理想假设条件下,分析了三维角联锁机织复合材料的细观几何结构.将建立的几何模型导入有限元软件ANSYS 13.0,通过布尔运算建立了具有复杂细观结构的三维角联锁机织复合材料的模型,并利用ANSYS 13.0对其弹性模量进行了预测.利用真空辅助树脂传递模塑成型技术获得试件,在试验机上对试件进行测试,测得试件弹性模量.将弹性模量预测值与试验值进行比较,验证了该有限元模型的正确性.     

三维整体编织复合材料的结构和主要力学性能

三雏编织复合材料是由三维编织物(预制件)增强的一种先进复合材料.它具有优良的力学性能和其他的性能,使复合材料制作主承力结构件和高功能制件成为可能.研究了三维编织复合材料的细观结构,并研究了三维编织复合材料的拉伸、弯曲、压缩、疲劳、冲击等力学性能,以及结构参数对这些性能的影响.为三维编织复合材料的设计和应用提供了必要的数据.     

三维整体织物结构的复合材料设计及弯曲性能探讨

复合材料的性能与其增强结构有关.探讨了正交结构的机织三维整体织物的设计和成型工艺.对两种正交组织的机织多层整体结构的复合材料弯曲性能试验结果表明,纤维含量高,纱线屈曲程度小,材料对疲劳载荷越不敏感.     

三维针织/机织聚氨酯基复合材料的力学性能

为解决间隔织物增强复合材料存在强度低、抗压性差的问题，选用经编间隔织物和玻璃纤维机织物作为增强体，聚氨酯泡沫作为基体，制备系列三维针织/机织聚氨酯基复合材料，并测试材料的拉伸、弯曲和压缩性能。结果表明：将经编间隔织物/玻璃纤维机织物以三维夹芯结构形式嵌入复合材料中，能够提高间隔织物增强复合材料的拉伸性能和压缩性能；在表面组织结构相同的情况下，经编间隔织物厚度大的三维针织/机织聚氨酯基复合材料的力学性能较好；在织物厚度相同的情况下，填充大六角形网孔的间隔织物的复合材料具有较好的力学性能。     

复合材料层合板优化设计的样条有限元法

工程结构中复合材料层合板的几何参数往往具有随机性质。如何研究随机参数层合板的灵敏度，并对参数进行优化分析，对正确估计结构设计的可靠性有着非常重要的意义。用样条有限元法，导出了层合板的振动方程，建立了求解反对称层合板响应灵敏度的计算公式。在基于灵敏度分析的基础上，进行了复合材料层合板的基频分析和优化设计，并用网格法计算出最佳铺层角，数值算例验证了该算法的有效性。     

机织间隔织物柱纱高度的确定

机织间隔织物的厚度由柱纱的高度决定.为了确定影响柱纱高度的因素,从几何结构角度出发,定义了影响机织间隔织物柱纱形态的5个结构参数,并建立了结构参数间的几何关系.通过将柱纱高度计算值同实测值的比较,发现计算值与实测值吻合得较好,证明所建立的柱纱结构参数间几何关系能够很好地反映实际情况.     

三维机织圆管复合材料拉伸载荷下损伤过程的有限元模拟

在已有三维机织圆管复合材料几何模型的基础上采用三维实体有限元方法,建立细观单胞模型模拟三维机织圆管复合材料在轴向拉伸情况下损伤的起始、扩展、直至最终破坏的全过程.采用改进的树脂传递模塑(Resin transfer moldling,RTM)工艺制作了拉伸试件并进行了相应的试验.计算结果和试验结果吻合良好,均是纬向纱线横向首先产生破坏,并且应力-应变曲线都表现出显著的非线性特征,证明了研究方法的正确性.     

平纹机织复合材料纯电动汽车电池箱多尺度可靠性优化设计

为了充分发挥碳纤维复合材料的潜能，提出一种多尺度的复合材料结构可靠性优化设计方法。以平纹机织复合材料新能源汽车电池箱为研究对象，基于有限元法的均匀化理论预测方法，将机织复合材料各尺度之间的弹性参数进行关联，建立复合材料弹性性能预测解析模型和电池箱有限元模型。鉴于复合材料结构和设计变量受不确定性因素的影响，结合Kriging代理模型、SORA(stochastic optimal routing algorithm)法和蒙特卡洛仿真法，实现机织复合材料电池箱的多尺度可靠性优化设计。结果表明，优化后的电池箱在满足可靠性和轻量化要求的同时，能有效提高电池箱的模态频率和刚度，可为机织复合材料汽车零部件的优化设计提供指导。     

多工况下油罐车罐体的轻量化设计

油罐车罐体约占整车质量的12%~24%,对其进行轻量化设计对降低发动机油耗、提高油罐车的操控稳定性等至关重要.然而,金属罐体结构已趋成熟,基于通用金属材料性能及其对应结构层面上的优化已难以满足当前高性能轻量化油罐车的需求.考虑到油罐车多工况工作条件,以及复合材料优异的力学性能和可设计性强的特性,构建了一种新型轻质复合材料罐体结构.基于参数化建模方法构建罐体的三维模型,并通过数值模拟方法详细研究罐体在静态和动态条件下的应力分布情况.通过模态分析来确定罐体的主要基本阶的固有频率和相应振型,为发动机选型提供参考依据.结果表明,在满足多工况性能要求的前提下,复合材料模型质量比钢材降低了64.1%,比铝材降低了19.8%.     

Representation of 3D Woven Structures by Parametric Method

A parametric method is developed to quantitatively represent the microstructure of 3D woven structures. Different binding patterns, such as angle interlock and orthogonal interlock with through-thickness or layer-to-layer bindings, are classified. A unit cell of 3D woven structure is defined with four constituent yarn systems represented by nine structural parameters. A mapping relationship between the 3D woven structure and corresponding representative parameters is thus established. The study indicates that four out of the nine parameters are necessary to represent a 3D woven structure with an angle interlock binding, and that five parameters are required to describe a 3D woven structure with an orthogonal interlock binding. Once the structural parameters are determined, the pattern of 3D woven structures can be unambiguously identified, and vice versa. In addition to the purpose of structure presentation, the method can be further used as a means for designing 3D woven structure to meet the performance requirements of 3D woven composites.     

On the Representation of Multi-layer Woven Structure

A quantitative method is developed to identify the structures of multi-layer woven fabric in this study. Six structural parameters are selected to represent the fabric structure. With some design criteria for the reinforcement of textile composites, the relationships among the structural parameters are derived for different binding patterns of the fabric structure. The conditions, which meet the requirements of structural cell stability,are also discussed.     

平纹铺层及三维角联锁复合材料热氧老化后低速冲击及剩余弯曲性能

以平纹铺层和三维角联锁碳纤维/环氧树脂复合材料为研究对象,探究其在180℃高温下分别老化4、8、16和32 d后的低速冲击响应,并结合其冲击后弯曲性能,比较两种结构复合材料抗冲击性能随老化时间的变化规律。结果表明:随着老化时间的增加,冲击加载下平纹铺层和三维角联锁纤维环氧树脂两种复合材料试件的最大冲击载荷减小,能量吸收率增大,承载性能退化;相同老化条件下,三维角联锁结构试件的剩余模量和强度保留率均高于平纹铺层试件。两者微观形貌的分析表明:平纹铺层结构试件易在热氧老化过程中形成连续的层间裂纹,并在外加载荷作用下扩展造成层间失效;三维角联锁结构试件因厚度方向的接结纱作用,界面裂纹扩展受阻,从而缓解热氧老化引起的界面性能退化。     

基于振动台试验的两跨连续斜交梁桥地震响应研究

以福建省公路桥梁为工程背景,设计制作一个系列共9个1/5缩尺两跨连续混凝土斜交梁桥试验模型.选取斜度、配箍率和轴压比等设计参数,利用正交试验分析方法,进行振动台试验.试验中对两跨连续斜交梁桥进行单向和双向地震动输入下结构的地震反应分析,研究斜交梁桥地震响应及震害特点.试验结果表明:不同场地类别的地震动及同一场地类别但不同的地震动作用下,结构的加速度响应、位移响应差别均较大;仅考虑单因素变化时,斜度越小、轴压比越小或长细比越大,结构的加速度和位移响应越大.从试验可知,在斜交桥设计中,合理选择几何参数和力学参数对桥梁动力性能有很大的影响.     

无底柱分段崩落法结构参数研究

为减少矿石生产成本,提高矿山经济效益,对无底柱分段崩落法结构参数进行研究.以大间距结构参数理论为基础,通过正交试验法确定9组不同的结构参数,利用多分段立体放矿模型,分别进行实验室放矿试验和计算机放矿数值模拟,然后,将2种不同方法所获得的实验数据采用直接分析法和Matlab回归分析法对比研究,分析无底柱分段崩落法各结构参数对矿石回收率等的影响,并最终确定合理的无底柱分段崩落法采场结构参数.     

Analysis of Apparent Elasticity Constants of Woven Fabrics

The woven fabric can be defined as orthogonal elastomer if the extension force that puts on the fabric is very small. Based on the precondition, the apparent elasticity constants of a woven fabric were analyzed theoretically in the paper. The bias angle (which is between weft yarns and extension direction) affects apparent elasticity modulus and elasticity coefficient of the fabric in the extension direction. And the experiment describes fluxes of elasticity constants going with the bias angle of the fabric.     

Study on Permeability of 2.5D Woven Reinforcement Materials with Fractal Theory

Permeability is one of the key issues in the design of molds and in the molding process for composite manufacture.As a disordered fibrous assembly,2.5-dimension(2.5D)woven reinforcement materials have complex structure.It poses a challenge to the study of pore structure and the establishment of the theoretical permeability model.Toward addressing this problem,a powerful tool called fractal theory emerged.According to the analysis of 2.5D woven reinforcement material structure using fractal theory,it is foun...     

地图图形结构分析与概括研究

地图图形往往具有一定程度的空间结构特征，例如树枝状水系，棋盘状街道网等。这些空间结构特征深刻反映了地理现象的特点和规律，是地图图形概括过程中需要突出表现的内容。然而，地理数据库中并没有直接存储图形结构信息，而是隐含地表示于几何图形要素的空间关系之中。这就要求在地图概括处理之前进行图形结构分析。分析了地图图形结构模式及其识别过程，并且探讨了图形结构的概括方法。     

3D Woven Structures and Their Weave Design with Changing Cross-section on Warp and Weft Direction

IntroductionIn composite applications, 3D woven fabrics used forreinforcing preforms are usually in plate forms. But insome special applications, 3D woven preforms need to bemade with changing cross sections so as to manufacturecomposites with special shapes. Research on 3D wovenstructures and their weave design methods should be firstdone before 3D woven preforms with changing cross sections can be woven on looms.To realize woven fabrics with changingcross secti…