T700碳纤维增强复合材料螺栓连接的渐进损伤分析

为了研究及预测T 700碳/环氧复合材料螺栓连接的失效模式和失效载荷,建立基于蔡吴准则的T 700碳纤维复合材料[45_3/90_3/-45_3/0_3]_s双搭接螺栓连接的渐进损伤模型;采用渐进损伤模型分析了不同孔端距/孔直径(E/D)值对螺栓连接失效载荷的影响。结果表明:复合材料中90°铺层损伤最为严重,±45°铺层相比90°铺层损伤较少,0°铺层损伤与其他铺层相比最低。当E/D≤3时,E/D的增加能显著提高失效载荷;当E/D3时,E/D的增加对失效载荷的提高不明显,表明整体预测误差在8%以内,可见该渐进损伤模型可以较好地预测螺栓连接的失效模式及失效载荷。     

开孔碳纤维复合材料层合板的拉伸失效有限元分析

基于ABAQUS有限元软件中的二维壳单元和三维实体单元,对铺层角度为［0°/(±45°)₃/(90°)₃］_s的开孔T300/1034-C碳纤维复合材料层合板在拉伸载荷作用下的失效过程进行研究.首先,在ABAQUS有限元软件中建立壳单元和连续壳单元碳纤维复合材料模型,利用自带的2D Hashin准则与退化模型模拟了层内失效.但二维模型没有考虑各层失效间的相互影响,进而通过编写材料子程序VUMAT,引入3D Hashin准则和基于断裂能的等效应力-应变双线性退化方式,采用实体单元模拟碳纤维复合材料的失效行为.通过对三种单元模型进行模拟,结果表明:开孔造成的应力集中会使层合板在拉伸过程中纤维与基体更易失效,成为裂纹源;在层合板失效过程中,都呈现“X形”向“沙漏形”失效发展趋势,最终沿宽度方向断裂;实体模型模拟精度相比于传统壳单元、连续壳单元的偏高更接近实验数值,三种单元模拟极限失效载荷与实验数据相差分别为26.1%,31.1%,8.64%.     

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     

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。     

含孔复合材料厚板渐进失效分析

基于厚板理论和材料的参数退化准则,以三维HASHIN准则作为失效判据,研究了一种考虑Z向应力复合材料层压板结构的渐进失效计算方法,发展了复合材料中厚尺度含孔层压板渐进失效模型。使用ABAQUS软件的用户材料子程序UMAT,编写材料属性程序,建立含孔复合材料厚板的渐进失效分析模型,较好地预测了复合材料层压板的损伤扩展过程,并预测的极限强度与复合材料层压板开孔拉伸标准试验的试验数据吻合较好,验证了该模型在预测复合材料层压板极限强度上的有效性,该模型在对网格划分的简化极大地提高了计算效率。     

碳纤维增强水泥复合材料的研究进展

碳纤维增强水泥复合材料是一种集结构和功能于一体的新型材料,与普通水泥比较,它高强、导电,对温度和应力敏感,具有电磁屏蔽等特征,介绍了碳纤维增强水泥复合材料的制备方法、性能、应用及其最新研究进展,着重展望了其在功能材料方面的研究应用前景。     

基于渐进损伤理论的复合材料挖补修理结构静拉伸强度数值分析

为研究复合材料挖补修理结构的性能,依据三维渐进损伤理论,使用ANSYS软件建立了复合材料挖补修理模型,根据Tserpes失效准则分析模型中单元的破坏情况,模拟了材料失效时的损伤扩展过程,对挖补结构的静拉伸失效强度进行了预测,并探究了挖补尺寸、胶层厚度和挖补角度等参数对静拉伸强度的影响。其中在挖补角度分析中,分别研究了挖补孔上、下表面尺寸一定时挖补角与强度的关系。结果表明,挖补结构的挖补孔越小,胶层厚度越薄,修复效果越好。挖补角度较大时,胶层会提前发生失效,使修补结构失去完整性,所以挖补角选择4°～6°为宜。     

碳纤维增强水泥复合材料的制备及性能

利用水热热压技术制备了碳纤维增强水泥复合材料，测定了材料的弯曲、压缩、劈裂拉伸、断裂韧性等力学性能，讨论了材料制备的工艺条件、显微结构等对材料力学性能的影响．实验表明，水热热压和纤维增强是改善混凝土一类脆性材料强韧性的有效手段     

碳纤维增强复合材料钻削仿真及分层因子预测

文章对碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced plastic, CFRP)进行了钻削加工有限元仿真研究,通过正交试验的方法分析了切削用量和刀具几何参数对分层因子的影响作用;建立了关于分层因子的人工神经网络预测模型与多元线性回归预测模型,2种模型预测值的最大相对误差分别为3.1%、7.4%,得出人工神经网络预测模型具有更高的预测精度。研究结果表明:分层因子总体上随主轴转速的增加而降低,随进给量和顶角的增加而增加,对分层因子的影响程度由大到小依次为进给量、转速、顶角;在对CFRP进行钻削加工时,宜适当提高主轴转速、降低进给量和钻头顶角,以减少钻削引起的分层缺陷,进一步改善钻孔质量。该文所采用的方法为CFRP钻削加工中切削力、刀具磨损等问题的分析提供了一定的理论参考。     

碳纤维增强PBT/SEBS复合材料的热力学性能

以碳纤维(CF)为增强体,以聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)/氢化聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(SEBS)为复合基体,制备了一系列不同CF质量分数的PBT/SEBS/CF复合材料.研究了CF质量分数对复合材料体系力学、热学以及加工性能的影响.结果表明:CF可以均匀地分散在PBT/SEBS复合基体中,而没有团聚现象发生;随着CF质量分数的提高,复合体系的熔体黏度、储能模量、拉伸强度与模量、弯曲强度与模量、热稳定性均有不同程度的提高,而冲击强度则有一定程度的下降.     

开孔钢板连接件承载力的非线性有限元分析

基于7组不同的21个孔内不设贯通钢筋的开孔钢板连接件试件的极限承载力试验结果,采用有限元方法对连接件试件极限承载力进行了数值分析,分析中考虑了混凝土非线性因素的影响.与试验结果及现有公式计算结果进行比较,结果表明:现有的连接件承载力计算公式差异较大,非线性有限元法、HOSAIN、胡建华等公式的计算值与试验结果吻合较好,可供连接件设计参考.     

复合墙板承载力计算公式分析

针对复合墙板的截面构造特点、破坏形式,利用有限元程序分析了多组复合墙板的应力,确定了极限承载力,利用Matlab程序回归得到了承载力计算公式,为复合截面的承载力计算提供了理论依据。     

钢管-水泥土组合桩的抗拔性能

为改善水泥土搅拌桩的抗拔性能,在搅拌桩内插入钢管,构成钢管-水泥土组合桩,利用ANSYS有限元软件分析钢管长度对组合桩承载力的影响。结果表明：钢管-水泥土组合桩的主要受力构件为钢管,钢管的荷载传递作用可以克服水泥土搅拌桩桩身材料的缺陷。钢管长度l=8m时,与l=6m的钢管-水泥土组合桩相比,极限承载力提高了32％,钢管长度l〉8m时,对提高组合桩的极限承载力贡献不大。     

CFRP板加固钢¬混凝土组合梁的非线性有限元分析

粘贴碳纤维增强复合材料(CFRP)板能有效的提高钢－混凝土组合梁的强度和刚度。文中采用非线性有限元方法分析了简支CFRP板加固钢¬混凝土组合梁的极限承载力和刚度,并对有限元模型中胶层和栓钉连接层的影响进行了研究。利用有限元方法与理论公式计算及实验结果进行分析和比较,结果表明：（1）非线性有限元分析得到的应力－应变曲线及CFRP板的纵向应变与试验结果吻合较好;（2）考虑连接层的有限元模型比不考虑连接层的有限元模型有更高的精度;（3）CFRP板的性能在钢梁屈服后才得到充分发挥;（4）对比其他方法,由考虑连接层有限元模型计算得到的抗弯极限承载力最接近实验结果,误差小于3%。     

机器人打磨碳纤维复合材料工艺研究

碳纤维复合材料由于其优越的性能正被广泛应用于工业领域,为提高打磨该材料的表面质量及改善打磨环境,在工业机器人基础上开发一自动打磨系统并对打磨工艺进行研究。基于被动柔顺装置(Pushcorp AFD71)设计机器人打磨末端执行器,相较于传统打磨工具,它具有恒力输出、力控制稳定简单、响应快等优点。重点研究了机器人自动打磨系统的集成以及利用该系统对碳纤维复合材料进行打磨实验,研究各参数(主轴转速、机器人移动速度、打磨正压力、倾角和砂纸粒度)对表面粗糙度的影响。最后通过碳纤维复合材料顶盖横梁的打磨应用验证了该机器人自动打磨系统的实用性和优越性。     

CFRP-铝合金组合管Keiwitt网壳的弹塑性稳定性

采用有限元方法研究碳纤维增强复合材料(CFRP)-铝合金组合管构成的Keiwitt网壳结构的弹塑性稳定性能,并与纯铝合金网壳进行对比。先通过组合管轴心受压的试验结果校验了有限元模型;再对CFRP-铝合金组合管构成的网壳进行全过程分析,其中考虑几何和材料非线性,获得了极限承载力,并研究矢跨比、初始缺陷和非对称荷载分布等参数对网壳稳定性能和极限承载力的影响;最后比较了组合管网壳与纯铝合金网壳的经济性。结果表明,组合管网壳的材料费用虽较高,但其承载力高,对几何缺陷和非对称荷载敏感性小,适合于建造大跨结构。     

钢筋与 FRP 筋混杂配筋混凝土梁的抗弯性能

为了在试验基础上研究钢筋与纤维增强复合材料(fibre reinforced plastic, FRP)筋混杂配筋梁的抗弯性能, 运用有限元软件 ABAQUS 对已有混杂 FRP 筋试验梁进行建模和非线性分析, 研究了 FRP 筋种类、混凝土强度、等效配筋率等因素的影响. 基于有限元结果拟合出了适筋破坏时混杂 FRP 筋梁的 FRP 筋应力表达式和承载力计算公式, 并运用已有试验数据验证其正确性. 结果表明: 等效配筋率对混杂 FRP 筋梁的承载能力和变形性能影响最为显著, 其次为 FRP 筋种类; 混凝土强度对承载力有一定的影响, 但对刚度影响较为有限;     

CFRP-铝合金组合管Keiwitt网壳弹塑性稳定性

采用有限元方法研究碳纤维增强复合材料(CFRP)-铝合金组合管构成的Keiwitt网壳结构的弹塑性稳定性能,并与纯铝合金网壳进行对比。先通过组合管轴心受压的试验结果校验了有限元模型;再对CFRP-铝合金组合管构成的网壳进行全过程分析,其中考虑几何和材料非线性,获得了极限承载力;并研究矢跨比、初始缺陷和非对称荷载分布等参数对网壳稳定性能和极限承载力的影响;最后比较了组合管网壳与纯铝合金网壳的经济性。结果表明,组合管网壳的材料费用虽较高,但其承载力高,对几何缺陷和非对称荷载敏感性小,适合于建造大跨结构。     

钢纤维混凝土界面粘接的研究

基于钢纤维混凝土材料中钢纤维与混凝土基的粘接情况 ,根据混凝土物理化学和摩擦学原理 ,分析了钢纤维与混凝土基的界面并建立了界面粘接模型 ;依据现代材料测试手段研究了钢纤维与混凝土基界面的形貌和元素分布情况。研究结果表明 ,钢纤维与混凝土基的界面粘接既有物理粘接也有化学结合     

大学生方程式赛车碳纤维轮圈结构设计与优化

大学生方程式赛车轮圈的轻量化设计对减轻簧下质量,提高赛车性能有着重要意义。采用有限元法研究赛车碳纤维轮圈的轻量化设计,对轮辐结构形式进行探究以寻求更高刚度,在多工况条件下对设计方案铺层结构进行多步优化以实现质量的减轻。分析表明,具有斜辐板设计的轮圈比直辐板轮圈有着更好的刚性;碳纤维铺层厚度分区优化是实现轻量化的有效方法,最终设计较原铝合金轮圈质量减轻56%;对碳纤维轮圈的结构优化使材料的最大应力和应变减小,整体刚性提高35%,失效因子降低8.1%。