控制差异沉降的复合桩基优化设计方法

目前以变形为控制条件的复合桩基设计理论是桩筏基础研究中的热点问题,而人为合理的调整地基土刚度和桩基支承刚度的方法是控制复合桩基差异沉降的有效手段之一。文章以复合桩基非线性设计理论为基础,从优化设计的角度出发,考虑上部结构、基础和地基的共同作用,讨论了设置变刚度垫层、改变桩长、桩径、桩距及布桩方式对基础差异沉降和内力的影响,并提出了复合桩基优化设计的发展方向。

控制差异沉降的复合桩基设计方法及有限元分析

目前以变形为控制条件的复合桩基设计理论是桩筏基础研究中的热点问题,而人为合理的调整地基土刚度和桩基支承刚度的方法是控制复合桩基差异沉降的有效手段之一。在考虑上部结构、基础和地基共同作用的基础上,利用有限元方法对竖向荷载作用下复合桩基的沉降进行了计算分析,讨论了设置变刚度垫层、改变桩长、桩径、桩距及布桩方式对基础差异沉降和内力的影响,对实际工程设计具有指导意义。

复合桩基沉降控制优化设计方法及实例分析

复合桩基沉降控制优化设计方法以差异沉降最小和降低基础造价为设汁目标，人为地调整地基土刚度和桩基支承刚度的分布特征，力求使上部结构和基础达到最优的工作状态。以复合桩基非线性设计理论为基础，从优化设计的角度出发，考虑上部结构、基础和地基的共同作用，讨论了改变桩长、桩径、桩距及设置变刚度垫层或竖向增强体对基础差异沉降和内力的影响。并结合具体工程实例，对复合桩基沉降控制优化设计方法进行了理论验证。

纤维过滤材料技术与应用

分析纤维过滤材料的过滤机理及其应用范围。过滤空气的纤维制品分为机织物、非织造布和覆膜制品,通过分析三种纤维过滤材料的结构性能特点以及深层过滤和浅层过滤的作用机理,认为非织造布过滤材料的过滤效果由单根纤维决定,机织物过滤材料采用超细纤维、低捻度纱以及较高的覆盖率可提高织物的容尘能力;纤维过滤材料不同的内部微结构对过滤效率的影响较大,合理设计纤维过滤材料的微通道可以提高捕集效率。通过对比分析认为:开发耐高温和高效过滤材料是纤维过滤材料的发展趋势。

无机非金属纤维制品的结构及其应用

总结无机非金属纤维的性能、无机非金属纤维制品的结构及其对复合材料的影响。对无机非金属纤维制品进行了分类,且将无机非金属纤维纺织制品分为三维机织物、三维编织物,对典型结构纺织制品进行了结构、工艺和成形方面的分析。认为在对无机非金属纤维纱线进行织造时要充分考虑纤维刚度大、弹性差、断裂伸长小和脆断裂的特点,需对某些机构进行改进并适当调整织造工艺,在设计无机非金属纤维制品的结构时要充分考虑三维织物中纱线弯曲对织物最终性能的影响,在复合材料成形时,三维编织结构是一种不稳定结构,2.5D结构是一种稳定结构。提出了对无机非金属纤维经纱进行上浆的必要性。

缝合密度对复合材料性能影响研究

建立了不同缝合密度的碳纤维缎纹增强复合材料有限元模型,对其面内弹性模量进行有限元预报,并进行了实验验证。实验结果表明:随着缝合密度增加,复合材料的面内弹性模量降低,最大降低幅度约为44%,而对泊松比的影响很小。实验结果与有限元预报的规律一致。

缝线粗细对复合材料面内弹性模量的损伤分析

建立了以碳纤维八枚五飞经面缎为基布,以不同粗细缝线的三维有限元模型。分别预报了缝线植入处基布全部损伤和部分损伤两种状况的弹性模量,较粗的缝线使得复合材料的拉剪弹性模量降低,较细的缝线对面内弹性模量影响较小;与未缝合相比,不同直径的缝线的模量变化在9.6%之内。此外,实验结果比有限元预报值大,但缝线粗细对复合材料面内弹性模量影响规律两者结果一致。

细编穿刺织物矩阵刚度优化设计的研究

机织布在穿刺过程中与钢针矩阵之间产生相互作用,该作用使钢针矩阵产生有害变形,并对布层造成损伤。因此,基于钢针矩阵刚度优化设计的原理,建立优化设计的模型、合理地选择钢针矩阵结构参数,可有效控制穿刺过程中钢针矩阵的变形及布层的损伤,为改进细编穿刺工艺和优化织物结构提供了理论依据。

缝合工艺对复合材料面内弹性模量影响的有限元预报

建立了不同缝合密度、不同粗细缝线的碳纤维缎纹增强复合材料三维有限元模型,分别预报了缝线植入处基布全部损伤和部分损伤2种状况的面内弹性模量,并进行了实验验证。结果表明:随着缝合密度增加,复合材料的面内弹性模量降低,最大降低幅度约为44%,泊松比影响很小。较粗的缝线使得复合材料的拉伸剪切弹性模量降低,较细的缝线对面内弹性模量影响较小。与未缝合相比,不同直径的缝线的模量变化在9.6%之内。实验结果与有限元预报的规律一致。

三维针刺工艺参数对碳纤维复合材料力学性能的影响

以碳纤维单向布/网胎针刺织物为增强体,以树脂为基体,制备碳纤维复合材料,探究针刺密度、针刺深度对其力学性能的影响。结果表明:拉伸性能随着针刺密度、针刺深度的增加,呈下降趋势,层间剪切性能呈先增后减趋势;针刺深度对拉伸性能、层间剪切性能影响比针刺密度的大;单向布/网胎叠层针刺复合材料在针刺密度25刺/cm2,针刺深度13 mm工艺参数下具有较优的综合力学性能,其面内拉伸性能为493 MPa,层间剪切性能为30 MPa。

针刺参数对玄武岩纤维预制体力学和热导率影响的有限元分析

针刺密度、针刺深度等针刺工艺会对纤维针刺预制体的性能造成显著影响。本文通过有限元分析方法,利用Python语言对ABAQUS软件进行二次开发,建立了玄武岩纤维针刺预制体的代表性体积单元(RVE)。研究了针刺深度和针刺密度对玄武岩纤维针刺预制体层间力学和热导率的影响,并结合实验结果分析了其影响机制。结果表明,不同纤维网胎层间主要依靠针刺纤维进行结合,增加针刺密度和针刺深度均可提高针刺预制体的剪切性能,但提高针刺密度的效果比提高针刺深度的效果更加明显。当沿针刺预制体z轴方向施加温度梯度时,热流矢量主要集中于针刺纤维中,且当增加针刺深度时上述现象更加明显。因此,增加针刺深度不利于针刺预制体的防热性能。

基于工业CT扫描的编织预制体内部质量检测应用技术研究

利用微米焦点工业CT三维扫描系统中的标准锥束扫描方式,采集原始二维图集,进行编织预制体模型的三维重建,并在三维重建模型的基础上进行数据图像分析。结果表明:在编织预制体纤维直径测量、纤维体积分数计算和内部缺陷检测方面,微米焦点工业CT可以满足其高精度要求。微米焦点工业CT是检测编织预制体内部质量和辨别内部结构缺陷的有效手段之一。

三维四步法纱线不同运动式样编织复合材料力学性能分析

通过对三维四步法1×3式样、1×5式样编织复合材料几何细观结构的研究,采用六边形纤维束截面假设,建立了一种三维四步法1×3式样、1×5式样编织复合材料有限元3D模型,对其拉伸、压缩和剪切力学性能进行了理论分析,并与试验结果进行了对比,验证了有限元3D模型的准确性。

缝合密度对预浸料复合材料的性能影响

采用缝合工艺制备了一系列不同缝合密度的预浸料缝合预制体,对其复合材料的力学性能进行了测试与分析。研究结果表明:缝合密度对预浸料复合材料力学性能有较大影响。随着缝合密度增大,复合材料的平面性能呈下降趋势,层间性能呈上升趋势;相比常温测试环境,随着缝合密度增大,在高温测试环境下,层间剪切强度的增加幅度较大。

叠层针刺工艺参数对碳纤维复合材料力学性能的影响

采用叠层针刺工艺方法,制备缎纹布/网胎碳纤维针刺预制体,并进行树脂基复合,得到碳纤维复合材料。测试其力学性能,探究不同针刺密度、针刺深度对其拉伸性能和层间剪切性能的影响。结果表明:随着针刺密度、针刺深度的增加,碳纤维复合材料拉伸性能呈下降趋势,其层间剪切性能呈先增后减趋势;针刺深度对拉伸性能、层间剪切性能的影响比针刺密度更显著。在针刺密度25刺/cm^2、针刺深度13 mm的工艺参数下可获得综合力学性能较优的缎纹布/网胎叠层针刺复合材料,其拉伸强度为253 MPa、层间剪切强度为31.24 MPa。