FRC/钢嵌入式T型接头疲劳试验及可靠性分析

为了研究FRC/钢嵌入式T型连接接头疲劳特性,采用真空成型工艺(VARTM)及缝合技术制作T型连接接头,利用Letry疲劳试验机对接头开展拉-拉疲劳试验。根据疲劳试验结果,研究了T型接头在拉-拉疲劳载荷作用下初始损伤特性及损伤演变规律;基于两参数Weibull分布模型,开展T型连接接头疲劳可靠性分析,拟合得到接头在不同应力水平下的疲劳寿命分布规律,给出接头在不同应力水平下疲劳可靠度函数,以及接头在指定可靠度下应力/寿命双对数曲线关系式(R-lnS-lnN曲线)。结果表明,ln ln[1/R(N)]与lnN呈现良好的线性关系,T型接头疲劳寿命服从Weibull分布;疲劳寿命可靠度双对数方程建立了可靠度、疲劳寿命以及疲劳应力的关系,可指导接头疲劳可靠性设计和工程应用。

钢材与复合材料多形式加筋平板透声性能消声水池实测分析

以复合材料声呐导流罩加筋板结构多目标综合优化为工程背景,开展消声水池模型插入损失测试,横向对比分析钢制桁架筋材与四种复合材料筋材加筋板近场透声特性,综合讨论了筋材材质、筋材结构形式以及入射角度对加筋板近场透声性能的影响。测试及分析结果表明:桁架式加筋板近场透声性能优异且稳定;细矮型筋材可提高加筋板整体透声性能。研究结果为声呐导流罩复合材料加筋板结构的优化设计提供了参考。

不同筋材对复合材料加筋板水中透声性能影响试验研究

[目的]为探索使用复合材料筋材替代钢质桁架的可行性,针对加筋板近场声散射特性,提出复合材料筋材设计方案,并开展相关试验研究。[方法]首先,基于水声材料测试标准建立加筋板透声性能试验方案;然后,通过消声水池自由场标定及扁钢与钢质桁架的透声性能对比,验证试验环境与试验条件的可行性;最后,通过试验分析正入射与斜入射条件下加筋板的透声性能规律。[结果]结果表明:在正入射与斜入射条件下,加筋板的透声性能规律基本相同,其透声性能依次为裸板>钢质桁架>复合材料帽型加筋板;复合材料筋材的透声性能受入射面横截面积的影响较大,横截面积越小的加筋板其透声性能越优。[结论]研究结合试验分析探索了未来研制高透声复合材料加筋板的方向,即在保证弯曲刚度相等的前提下,复合材料筋材应尽量采用镂空结构形式,并尽可能降低其入射面横截面积;另在设计筋材时应尽可能减少材料使用的种类,以减少筋材中不同材料界面的数量。

复杂非水密结构目标强度预报方法研究

为准确预报表面敷设声学覆盖层,内部含耐压圆柱体的非水密结构声目标强度,构建了一种新的参数反演方法。将遗传算法与非线性规划相结合,在考虑斜入射、多次散射、吻合效应以及横波波速阈值的情况下,利用分层介质理论建立了双层弹性介质层反演模型,以此替代含复杂内部结构的声学覆盖层,该反演模型与原结构在各个角度下均具有基本相同的反射系数与透射系数。进而,应用COMSOL Multiphysics软件建立表面敷设声学覆盖层,内部含耐压圆柱体的复杂非水密结构与外壳由两种反演材料组成的等效结构,并求其声散射特性。研究表明:收发合置情况下,原结构与等效结构目标强度值基本一致,各个方向入射时研究频段整体误差在1.5 dB以下;30°收发分置情况下,原结构与等效结构目标强度波峰波谷趋势相同,各个方向入射时研究频段整体误差在2 dB以下。中高频段,原结构与等效结构目标强度指向性吻合程度较好;中低频段,原结构与等效结构目标强度指向性基本一致,但幅值存在差异;总体来看,-30°~30°范围内,除个别频率外,原结构与等效结构目标强度基本吻合。

碳纤维增强透声型浮力材料夹层板弯曲刚度特性

以声呐导流罩壳板优化设计为背景,为解决复合材料壳板强度刚度与透声性能冲突,根据导流罩壳板透声性能指标要求,结合材料声管试验数据,提出表层碳纤维增强的浮力芯材夹层平板方案。通过层合板弯曲理论与数值仿真相结合,推导出夹层板结构弯曲刚度系数,并且进一步探讨夹层板表层与芯材对整体弯曲刚度的贡献率;探讨透声型夹层板刚度变化规律,分析表层与芯材对夹层板整体弯曲刚度的影响;同时开展夹层板弯曲刚度试验,验证数值计算结果的合理性。研究结果表明:对于碳纤维增强透声型浮力材料夹层板,表层碳纤维材料对整体弯曲刚度贡献率可达70%以上;夹层板在各参数变化过程中存在刚度优化效率最优点,可用于指导工程设计。