基于Kriging近似模型的碳纤维增强复合

以平纹机织碳纤维增强树脂基(CFRP)复合材料为研究对象,通过力学试验测试材料的静态力学和疲劳力学性能,结合Kriging插值方法和Basquin疲劳方程建立预测任意载荷下疲劳应力 循环寿命(S N)曲线的恒幅寿命图模型,并以此作为复合材料结构优化设计的性能约束;同时,利用最优拉丁超立方试验设计方法和Kriging近似模型构建优化目标和约束响应的近似模型,采用遗传算法优化得到CFRP复合材料电动汽车电池箱壳体的厚度,并通过台架实验加以验证.结果表明,优化后,电池箱壳体结构的减重率达到34.39%.     

基于混合元胞自动机的铝合金保险杠横梁设计

为提高保险杠横梁的耐撞性并考虑轻量化的要求,提出铝合金横梁结构的设计方法.建立耐撞性有限元仿真模型,基于混合元胞自动机方法进行耐撞性拓扑优化,根据材料分布得到H型梁的结构;采用Kriging近似模型技术,进一步优化拓扑优化后的截面尺寸.结果表明,所提出的结构设计方法可以得到合理的截面形状和尺寸,提高了保险杠横梁耐撞性且实现了轻量化设计.     

碳纤维增强铝基复合材料的界面微结构研究

界面在金属基复合材料中起着极为重要的作用.在碳纤维增强铝基复合材料中纤维及其表面涂层与基体的相互作用(特别在高温时),一方面能提供纤维与基体之间的粘接,而有效地传递载荷;另一方面,过度的反应将改变碳/铝复合材料的破坏模式而严重影响性能.界面反应产物的多少及形状与纤维的种类、基体的成分、工艺方法及热处理温度等有关.一些研究     

基于汽车低速碰撞的尾部安全性能分析和改进

中国城市的交通比较拥堵,汽车在日常行驶中常发生倒车、追尾等事故,造成汽车后保险杠甚至车体损伤.针对汽车低速尾部碰撞事故,本文建立了汽车整车有限元模型,从吸能和对车体的保护角度评价保险杠系统的保护能力.根据仿真结果,将保险杠横梁的材料选为高强度钢,对保险杠系统的碰撞性能进行改进.结果表明,改进后的保险杠系统不仅满足碰撞法规要求,而且实现了减重45%的轻量化目标.     

碳纤维织物增强水泥基复合材料试验研究

采用轴向拉伸试验研究了碳纤维织物增强水泥基复合材料(TRC)的静力力学性能,试验工况考虑了配网率、短切钢纤维以及碳纤维织物上的预拉力3个因素.试验结果表明:没有掺加短切钢纤维的薄板,随着配网率的增加,碳纤维织物利用率降低,试验过程中纤维层与水泥基层逐渐分离,最终薄板发生剥离破坏;对碳纤维织物施加预拉力能使薄板的开裂应力提高,从而提高TRC构件的正常使用寿命;在薄板中掺入短切钢纤维有助于提高其界面性能,进而使薄板抗拉强度、极限应变均得以提高;与施加预拉力相比,掺入短切钢纤维对薄板力学性能的改善更加显著;对碳纤维织物施加预拉力的同时在薄板中掺入1%的短切钢纤维可显著提高碳纤维的利用率,薄板破坏时碳纤维被完全拉断.     

碳纤维增强TLCP复合材料的结构与性能

用不同类型的碳纤维(CF)增强热致性液晶聚合物(TLCP)制备了高性能复合材料;探讨了纤维含量、纤维类型对复合材料力学性能和微观结构的影响.实验结果表明,CF(连续纤维)/TLCP复合材料的拉伸强度最大可达385 MPa,比纯液晶材料提高60%;弯曲强度最大为242 MPa,冲击强度达到29 912 J@m-2,布氏硬度为20,热变形温度高达203℃.CF/TLCP复合材料的力学性能受纤维类型的影响,连续碳纤维布增强的复合材料各项力学性能指标高于短切碳纤维增强复合材料.扫描电镜结果证实了液晶聚合物在加工过程中沿纤维方向发生自取向,形成了微纤结构,具有自增强作用.     

碳纤维增强PVC复合材料的制备工艺和力学性能

研究了用模压成型法制备碳纤维增强PVC(CF/PVC)和二维碳纤维平纹布增强PVC(CB/PVC)复合材料,并与原PVC树脂力学性能进行了测试比较。研究结果表明,CB/PVC复合材料的拉伸强度和缺口冲击强度提高,但弯曲强度有所下降;CF/PVC复合材料的拉伸强度、缺口冲击强度和弯曲强度都比原PVC树脂增大约10%;结合其力学破坏形貌照片,分析了碳纤维和PVC树脂相容性与其性能之间的关系。     

飞机结构强度试验中碳纤维增强树脂基复合材料无损检测技术

新型飞机大量使用碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)作为结构用材,为确定CFRP结构强度试验后的最终损伤状态,必须制定相应的无损检测方案与损伤评定方法。针对强度试验后CFRP工件表面粘接物对检测效率的影响、变厚度弧形CFRP结构原位检测损伤识别以及CFRP结构冲击损伤定量基准波选取等关键技术,结合强度试验中无损检测的特点,采用现场检测典型信号分析的方法,提出了CFRP结构强度试验中的无损检测方案和损伤评定方法,最后通过实验验证了检测方案和评定方法的有效性。     

基于有限元法的轿车发动机罩板轻量化设计

以某型多功能乘用车为对象,结合材料替换与结构改进对该车的发动机罩内、外板进行轻量化设计,同时解决了实车碰撞试验中发动机罩铰链发生断裂的问题．轻量化设计的发动机罩板满足了静态刚度设计要求及整车耐撞安全性能,验证了轻量化方案的可行性．发动机罩内、外板的减重效果分别为46．38%和50．18％．     

基于遗传算法的汽车变速箱轻量化设计

文章利用近似模型方法和遗传算法对某变速箱进行轻量化设计.在满足变速箱刚度强度及振动模态要求的基础上,采用拉丁方法进行试验设计,基于高斯径向基函数建立近似模型,最后利用遗传算法进行全局寻优设计.优化后箱体质量降低了21％.结果表明,该方法对汽车变速箱结构轻量化设计具有一定的指导意义.     

碳纤维加固低配箍混凝土梁板柱节点的抗震试验

简要介绍了五个用碳纤维加固的混凝土低配箍梁板柱节点低周反复试验的情况 ,对试验结果进行了分析 ,发现加固后的节点极限承载力和抗震性能都有大幅度的提高 ,各项性能指标都达到并超过了我国现行抗震规范的要求 ,因此碳纤维加固混凝土节点技术是一个值得进一步深入研究的课题 .     

碳纤维加固桥梁结构计算分析

提出了碳纤维布加固混凝土桥梁结构设计计算方法,以指导桥梁结构碳纤维加固设计计算。并分析了桥梁结构其它加固方法的优缺点。     

无腹筋梁的碳纤维抗剪加固分析

目前碳纤维抗弯加固理论的研究已远远领先于碳纤维抗剪加固 .为此重点研究了无腹筋梁的碳纤维抗剪加固机理以及理论计算 .利用有关试验数据拟合了一条加固梁破坏时碳纤维布有效应变曲线 ,从而推出无腹筋梁碳纤维抗剪加固的理论公式 ,最后通过试验对理论公式进行校核并得出结论     

碳纤维复合材料在干湿作用下的力学性能研究

由于碳纤维增强塑料(简称CFRP)具有重量轻、强度高、模量高、低膨胀系数和良好的耐疲劳性能,使得该材料在建筑结构加固中得到广泛应用.碳纤维片材自身的力学性能在加固混凝土结构效果上起着至关重要的作用.通过3组21个片材试样分别在常温、干湿50次、干湿100次作用下的试验研究,得出碳纤维增强塑料(CFRP)在室温、干湿状态下的的抗拉强度、弹性模量、破坏延伸率等力学性能指标,分析不同状态下片材性能指标产生变化的原因.试验结果表明,干湿作用对CFRP的力学性能有一定的影响,对弹性模量和破坏延伸率的影响尤为明显.     

碳纤维布和玻璃纤维布加固柱的特性分析

通过实验对比，分析了玻璃纤维布加固柱和碳纤维布加固柱的受压性能。实验结果表明，经纤维布包裹加固后，柱的承载力和极限压应变均有提高，提高的量值随纤维布约束能力的增加而增大；碳纤维布的加固效果优于玻璃纤维布的加固效果，但在承载力提高相同的条件下，采用碳纤维布加固所需的费用高，性价比相对较低。     

碳纤维布加固混凝土梁支座负弯矩区的试验

在梁顶面粘贴碳纤维布对框架梁进行负弯矩加固时,碳纤维布要受到柱子隔断而没有足够的锚固.针对此问题,通过试验研究,分析比较了几种不同碳纤维布粘贴方式的加固效果,考察支座处离连续梁纵向轴线距离的不同部位的碳纤维应变变化,从而考察翼板不同部位的碳纤维布对结构承载力提高的贡献差异,得到了有意义的结论.     

无腹筋混凝土梁的碳纤维抗剪加固试验研究

对一系列无腹筋碳纤维加固梁进行了试验研究 ,分析了影响碳纤维抗剪加固效果的因素 ,并比较了粘贴方式的不同对无腹筋梁的加固效果 .根据试验结果 ,得出无腹筋梁碳纤维加固的脆性特征比较明显 ,对于矩形梁 ,斜贴与U型贴对于极限承载力的提高基本相同 ,而斜贴碳纤维布更能有效约束加固梁的变形     

碳纤维增强轻骨料混凝土实验研究

通过在轻骨料混凝土中掺入轻质、高强、高弹模的碳纤维实验,获得了碳纤维掺量为0.5%,0.7%,1.0%时轻骨料混凝土强度变化特征及其强度与龄期的变化关系,为在轻骨料混凝土中利用碳纤维改善力学性能研究奠定了基础。     

CFRP加固钢筋混凝土简支梁桥的设计计算

由于碳纤维受力过程中特有的线弹性性质,粘贴加固计算时需判断加固截面的应变状态。结合某钢筋混凝土简支T形桥梁粘贴碳纤维片加固设计,应用碳纤维片加固受弯构件正截面强度计算公式,介绍了该公式在加固设计及强度复核中的应用方法及注意事项。加固前后的荷载试验结果表明,粘贴碳纤维片可大大提高主梁的抗弯刚度,增加主梁的承载潜力,有效抑制了混凝土的开裂。