作者:张武昆; 闫伟; 王会平; 赵丽滨; 刘丰睿 期刊:《复合材料学报》 2020年第02期
复合材料结构强度的参数影响研究是结构设计的必要内容,然而还缺乏在不同湿热环境条件下结构尺寸对其强度的影响研究。采用数值和试验方法研究了宽径比(W/D)对不同湿度、温度时T800/X850碳纤维增强环氧树脂复合材料(CF/EP)开孔层压板压缩强度的影响。设计了参数影响研究试件,通过试验获得了不同湿热条件下的开孔层压板压缩失效结果;并利用现有的考虑湿热影响的复合材料渐进损伤方法,建立了湿热及几何参数影响的渐进损伤模型,通过将...
作者:张永杰; 吴莹莹; 朱胜利; 王斌团; 谭兆光; 袁昌盛 期刊:《航空学报》 2019年第09期
由NASA和波音公司共同提出的拉挤杆缝合高效一体化结构(PRSEUS),由于具有优异的抗压稳定性和止损/止裂等承载优势,已成为解决翼身融合布局民机非圆截面机身结构承载效率低和稳定性差等问题的主要途径。本文针对典型PRSEUS受压壁板结构,开展了线性/非线性屈曲及渐进损伤分析;提出了综合考虑蒙皮、止裂带、长桁翻边、隔框翻边等一体化缝合元件贯穿支撑构型几何关系和偏置参考面的建模方法,提高了PRSEUS受压壁板有限元模型的精度;提出...
作者:田志强; 李彦斌; 张培伟; 费庆国; 钱意彦 期刊:《工程力学》 2019年第12期
纤维增强复合材料强度的准确表征是复合材料力学性能研究的核心问题之一。该文以碳纤维增强树脂基复合材料层合板为研究对象,基于宏观-细观多尺度分析方法,根据复合材料的物理失效模式分别给出了基体和纤维的细观失效准则,同时考虑基体失效对复合材料层合板纤维轴向力学性能的影响。提出了新的刚度退化方式,可准确表征复合材料层合板的损伤演化过程,开展了复合材料层合板四点弯模型的多尺度交互渐进损伤分析和试验验证。结果表明:...
作者:吴龙兴; 周光明; 邓健; 彭昂 期刊:《兵器装备工程学报》 2019年第05期
建立了泡沫夹芯壁板在剪切载荷作用下的屈曲及后屈曲渐进损伤模型,仿真和试验结果吻合较好,验证了该模型的有效性。研究了壁板屈曲、后屈曲及最终失效的损伤演化过程,并分析了面板-夹芯过渡区域及芯层参数对壁板稳定性、承载能力及失效模式的影响。结果表明:芯层厚度增加能有效提高壁板的屈曲载荷及极限承载能力。芯层厚度较小时,壁板破坏前出现明显的屈曲波形。随着芯层厚度不断增大,壁板趋于纯剪切破坏模式;面板-夹芯过渡区使得...
作者:马智周; 齐玉军; 刘伟庆 期刊:《玻璃钢复合材料》 2018年第11期
研究了复合材料拉挤型材(PFRP)冲压成孔试件螺栓连接的抗拔性能,主要考虑不同树脂基体与不同纤维方向对冲孔处螺栓抗拔性能的影响。试验结果表明:聚氨酯基拉挤型材的冲孔螺栓连接的抗拔性能优于不饱和聚酯树脂基拉挤型材;多轴向纤维增强复合材料型材冲孔螺栓连接的抗拔承载力优于单轴向纤维拉挤型材,多轴向纤维可有效防止拉挤型材发生纵向劈裂,显著提高其抗拔承载力。最后,采用渐进损伤材料模型并结合Hashin破坏准则,通过实体单元C...
作者:王燚林; 刘天生 期刊:《中国塑料》 2019年第05期
根据纤维单丝的分布假设建立了纤维束几何模型,通过观察2.5维(2.5D)浅交弯联织物成型后内部浸渍纤维束的截面和走向建立了织物结构几何模型。为了分析的便捷性,对纤维束几何模型和织物结构几何模型分别选取了可重复代表性单元。然后通过利用自定义程序(UMAT)定义了每个单元的材料属性和方向;嵌入周期性边界条件保证了单元边界面的应力连续和位移连续;基于改进的损伤准则和刚度折减模型进行了渐进损伤分析;通过实验研究和有限元分析...
作者:王振军; 田亮; 蔡长春; 余欢; 徐志锋; Gui; WANG; Matthew; S.; DARGUSCH 期刊:《中国有色金属学报》 2019年第03期
针对真空压力浸渗制备的单向碳纤维增强铝合金复合材料(CF/Al 复合材料),采用细观力学数值模拟与实验结合的方法研究了其横向拉伸损伤演化和断裂力学行为,并分析了界面对复合材料横向拉伸力学性能的影响。结果表明,基于基体合金延性损伤和界面内聚力损伤本构所建立的细观单胞有限元模型,可以实现 CF/Al 复合材料横向拉伸弹塑性力学响应的计算和预测。复合材料横向拉伸时先后发生界面损伤、界面失效以及基体损伤累积与失效现象,界面...
作者:聂恒昌; 徐吉峰; 关志东; 黎增山; 王鑫 期刊:《材料工程》 2017年第10期
胶接修理是效率较高、应用较广的复合材料结构修补技术。对采用不同参数进行挖补和贴补修理的复合材料层合板的拉伸性能进行实验研究。结果表明:挖补修理实验件的强度恢复率约为66%~91%,贴补修理实验件的强度恢复率约为44%~61%。在挖补修理实验件中,减小挖补斜度、采用双面挖补、使用热压罐固化,在贴补修理实验件中,采用双面贴补、增大补片尺寸,均可得到更高的强度恢复率。在实验基础上建立的有限元模型,能够有效预测实验件的失效...
作者:于颂; 刘晓东; 钱坤; 张典堂 期刊:《宇航材料工艺》 2019年第03期
以三维五向结构为研究对象,设计减纱工艺形成非周期性特征,进而制备碳纤维/环氧树脂三维五向编织非周期性结构复合材料。采用万能试验机与高速摄像机相结合的测试方式,获取非周期性结构拉伸力学行为及试验过程;在此基础上,通过高分辨率Micro-CT及SEM对非周期性结构试样破坏形貌进行观测,研究渐进损伤演化及最终失效机理,并与周期性结构的结果进行对比。研究表明:非周期性三维编织复合材料拉伸强度比相同结构参数周期性材料的测试值...
作者:李汝鹏; 陈磊; 刘学术; 曾祥钱; 高航 期刊:《航空材料学报》 2018年第05期
为研究碳纤维复合材料在受载情况下损伤的萌生、扩展及材料失效行为,采用三维Hashin失效准则预测材料的初始失效,基于渐进损伤理论提出了一种用于材料损伤后的刚度折减方案。利用编写的UMAT用户子程序对碳纤维复合材料板开孔拉伸进行数值分析,并将数值计算结果与碳纤维复合材料板开孔拉伸实验结果进行对比分析,结果表明数值分析对极限载荷的预测和失效过程的预测结果与实验结果吻合较好。
作者:孙一凡; 李勇; 还大军; 刘洪全; 杨潇 期刊:《航空动力学报》 2019年第04期
针对复合材料开孔层合板孔边应力集中而导致承载能力降低现象,采用Z-pin增强技术提高性能。重点了研究开孔层合板的压缩性能,制备了不同Z-pin植入体积分数的开孔层合板试样并进行了压缩试验,在试验基础上,应用有限元分析方法对Z-pin增强开孔层合板进行建模分析,基于渐进损伤分析法和内聚单元法模拟了复合材料基体以及Z-pin的增强效果。试验结果表明:Z-pin的植入可以显著提高开孔层合板的抗压性能,且随着Z-pin植入体积分数的提高,压...
作者:王奇志; 林慧星; 许赟泉 期刊:《复合材料学报》 2018年第12期
基于二维编织C/SiC复合材料的细观结构,建立了碳纤维丝/热解碳界面/SiC基体和纤维束/表层SiC基体两种尺度下的细观单胞模型,通过有限元方法计算碳纤维丝/热解碳界面/SiC基体模型的等效弹性常数和强度,然后代入纤维束/表层SiC基体模型中计算,并引入Tsai-Wu失效准则,考虑不同失效模式的损伤,建立了二维编织C/SiC复合材料的渐进损伤模型,模拟了其偏轴拉伸应力-应变行为。针对该模型,阐述了二维编织C/SiC复合材料单胞模型在复杂应力状...
作者:常新龙; 刘万雷; 张晓军; 张有宏 期刊:《航空动力学报》 2017年第12期
针对缠绕复合材料壳体在内压作用下的破坏问题,基于连续损伤介质力学方法,建立了一种缠绕复合材料渐进损伤破坏分析模型。模型中考虑了纤维破坏、基体损伤和纤维/基体开裂3种破坏模式,并针对缠绕复合材料面内剪切非线性的实际,建立了面内剪切非线性模型。通过子程序UMAT将模型嵌入ABAQUS/Standard中,对含缺口缠绕复合材料试件拉伸过程进行了仿真计算,验证了模型的正确性。采用该模型对缠绕复合材料壳体的水压破坏过程进行了仿真分...
作者:宋广舒; 郑艳萍; 赵江铭 期刊:《玻璃钢复合材料》 2017年第04期
基于三维渐进损伤理论,引入Tserpes失效准则及其改进的材料性能退化准则,建立复合材料沉头搭接结构的有限元模型。在试验验证数值仿真模型正确性的基础上,探讨了端距、板宽及拧紧力矩对接头强度的影响,并对搭接接头从初始损伤到最终失效的过程进行可视化模拟。结果表明,端径比由2到4、宽径比由3到5、拧紧力矩由0到5.9 N·m的过程中,接头强度明显增强,超过上述范围,强度增加不明显或不再增加。在静拉伸过程中,2号钉孔处复合材料板的...
作者:崔浩; 闫群; 王向明; 毕世权; 王新峰 期刊:《复合材料学报》 2017年第12期
对激光选区熔化成形(SLM)铝合金板与碳纤维增强树脂基(CFRP)复合材料层合板两列四排沉头螺栓单剪连接件在拉伸载荷作用下进行了数值分析和试验研究。基于渐进损伤法的三维有限元模型准确地预测了连接件材料损伤萌生和演变,对比试验和三维有限元所得钉载比例、极限载荷及失效模式,可以发现,通过拟合SLM铝合金板断裂应变和应力三轴度曲线,编写UMAT子程序引入韧性准则和Hashin失效准则的三维有限元模型预测的连接件失效载荷与试验...
作者:熊明洋; 向忠; 胡旭东; 陆海亮 期刊:《轻工机械》 2017年第04期
为了更有效预测国产碳纤维增强材料在冲击载荷下的损伤情况,以国产碳纤维(CCF300)/环氧树脂(5228)复合材料层合板为对象,利用专业有限元仿真软件ABAQUS进行冲击破坏性能数值模拟研究。采用复合材料渐进损伤法,建立CCF300碳纤维层合板在低速冲击载荷下的损伤和变形三维有限元模型。通过三维实体单元模拟层合板,利用内聚力接触模拟单层板间的接触,从而模拟层合板层内和层间的不同失效模式。使用FORTRAN语言编写ABAQUS材料用户子...
作者:张芳芳; 刘才 期刊:《中国机械工程》 2014年第03期
基于区域叠合技术和与材料断裂能相关的损伤演化模型对三维四向编织复合材料的渐进损伤演变过程及拉伸强度进行数值预测。结合基于Fortran语言编写的单胞增强相网格提取算法,实现了参数化单胞增强相网格模型的快速建立。基于Murakami损伤理论建立了正交各向异性损伤本构模型,利用等价位移控制相应模式下损伤的演变发展,分别模拟了典型大小编织角三维四向编织复合材料的细观损伤起始、扩展和最终失效过程。数值预测结果与实验结...
作者:张延林; 李秋阳 期刊:《沈阳工业大学学报》 2017年第01期
为了提高复合材料的性能,以碳布增强木质层合板为样板,建立了有限元渐进损伤分析模型.采用Hashin失效准则和BK失效准则作为失效判断依据,并采用退化方法进行了试验分析.利用ABAQUS/Explicit软件进行参数化建模,并对层合板在低速冲击作用下的损伤进行预测分析.结果表明,与0铺层型层合板的分层面积相比,碳布增强型木质层合板的分层面积约减小了50%.冲击接触力的试验值和计算值吻合良好,验证了退化模型的可行性与有限元模型的有效性.
作者:张承承; 王建军 期刊:《材料导报》 2016年第21期
针对复合材料结构的渐进损伤问题,较为详细地评述了近年来的研究进展。首先对强度失效准则的研究进行了分析说明;然后针对结构损伤模型所包含的损伤本构关系、损伤演变方程等方面的研究进展作了详细的论述,此后分别讨论了不同类型载荷作用下的结构损伤研究进展;最后,提出了今后应深入研究的问题。
作者:王姣; 王成华; 杨阳; 孙向春; 水涌涛 期刊:《强度与环境》 2016年第05期
以C/SiC为代表的陶瓷基复合材料以其优异的耐热、承载性能以及轻质特性,已成为先进飞行器关键承载部件设计选用的主要材料。基于实体型复合材料结构非线性强度失效模型及渐进损伤分析方法,采用ABAQUS软件对复杂受力情况下C/SiC陶瓷基复合材料副翼轴套的结构强度进行了预示,考核了某型号飞行器副翼关键部位在飞行力、热载荷作用下的承载能力,模拟了其在复杂受力情形下的渐进损伤过程。并开展相关地面试验,通过对试验与数值结果的对...