复合材料盒段试验夹具非线性变形机理与补强措施

在一复合材料盒段结构弯曲试验中,高载荷下试验件并未失效,但试件和夹具整体结构刚度低于预试试验值,呈现逐渐降低趋势,过大的变形消耗了作动缸行程,致使最大加载载荷低于预期值,卸载后整体结构有残余变形。根据有限元计算结果和试验数据,对多种可能的原因进行分析。结论为夹具金属盒段中,连接上、下壁板与纵墙缘条时使用了全螺纹螺栓,尽管极限强度满足要求,但螺纹在高载荷下产生了塑性变形,导致螺栓限位能力不足,夹具变形偏大。针对该原因,在不拆卸试验结构的情况下,更换夹具金属盒段中部分全螺纹螺栓为抗剪螺栓,再次进行试验。结果显示,结构变形的非线性现象消失,最大加载载荷提高16.6%,卸载后夹具无残余形变,证明了原因预测与夹具补强方案的正确性。

配分热处理温度对ADI阻尼性能的影响

针对传统热处理工艺生产的奥贝球铁(ADI),其阻尼性能与高阻尼合金的标准还有一定的差距。采用两步法淬火-配分新型热处理工艺,对不同配分热处理温度下ADI的阻尼性能进行了系统的研究,试验结果表明:固定配分温度为360℃不变,应变振幅较低时,淬火温度为240℃时ADI的阻尼性能最佳;应变振幅较高时,淬火温度为260℃时ADI的阻尼性能最佳,内耗值Q-1>0.01,达到了高阻尼合金的标准;淬火温度为300℃时,存储模量最高,淬火温度为280℃时存储模量最低。固定淬火温度为280℃不变,配分温度为320℃时ADI的阻尼性能最佳,最高内耗值Q-1达到了0.017;配分温度为340℃时存储模量最高,配分温度为360℃时存储模量最低。

陶瓷增强耐磨白口铸铁复合材料的发展与应用

介绍耐磨白口铸铁及耐磨铸铁基复合材料的发展过程及应用情况,分析耐磨白口铸铁材料的不足,寻求提升性能与寿命的新途径。指出陶瓷增强耐磨铸铁基复合材料能够有效弥补传统耐磨白口铸铁的不足,以新开发产品为例,提出耐磨铸铁基复合材料推广与应用的新方向。

基于实体-壳耦合模型的复合材料层压板冲击损伤阻抗优化

为优化复合材料层压板的冲击损伤阻抗,提出了基于实体-壳耦合模型的优化方法。模型以实体单元模拟冲击点区域,以壳单元模拟周围区域,采用耦合约束连接实体与壳,引用渐进损伤材料本构,提出了冲击下与纤维方向种数相关的损伤变量,优化过程利用遗传算法。通过算例对冲击阻抗的优化方法进行了验证,并对复合材料盒段壁板进行了铺层优化。结果表明:基于实体-壳耦合模型的遗传优化方法,计算效率高,收敛速度快,提高了层压板的抗冲击性能。

复合材料层压板低速冲击刚度退化仿真方案研究

在复合材料层压板低速冲击数值仿真中,需通过单元刚度退化模拟材料损伤。首先,改进了基于应力更新、参数折减和渐进损伤的三种刚度退化方案。然后基于ABAQUS软件VUMAT子程序,分别以三种方案进行了层压板冲击仿真。结果表明:三种刚度退化方案都可较准确地描述冲击响应特征;使用应力更新方案时,材料失效过程应力变化剧烈,计算效率低;弹性参数折减方案中,根据失效模式调整折减系数,结合粘滞规律,响应较前者平稳;渐进失效方案引入损伤变量,不但冲击响应与应力变化连续,计算效率高,而且能较好地表征材料损伤形式与程度。

中等质量冲击下复合材料层压板冲击响应特性分析

建立三种跨度层压板的三维有限元模型,分别计算在两种质量冲头冲击下的响应和损伤.结果表明,在判断支持跨度对冲击结果的影响时,要考虑冲头质量与板质量的比;在大质量冲头冲击的情况下,层压板的响应呈现准静态特征,层压板支持跨度对最大接触力、冲击持续时间、分层损伤面积等参数的影响规律简单;对于中等质量冲头情况,冲击接触时间相对板的振动周期减小,层压板振动影响冲击过程,导致冲头与层压板在冲击过程中会脱离接触,要依据数值仿真得到冲击力响应和损伤情况.最后,根据冲击接触时间和层压板的基础振动周期的关系分析了冲头质量对冲击响应的影响.

复合材料翼盒壁板低速冲击接触力、凹坑特性及其模拟

为预测复合材料层合板的低速冲击特性,提出一种基于弹簧-质量模型的冲击分层响应模拟方法。首先根据假定的分层数量和分层面积计算分层前后的弯曲刚度与挠度变化,进而模拟出含分层过程的冲击头运动时间历程。然后,由冲击头的加速度计算接触力,并基于材料的弹-塑性接触定律计算出永久凹坑深度。随后,对共固化复合材料翼盒的壁板进行了低速冲击实验,冲击点分为3种类型:2个梁间蒙皮的中点位置、蒙皮与翼梁T型连接的胶接区边界和梁的正上方。接着,分析对比了不同冲击点的接触力、分层阈值力和凹坑深度的特点。最后,使用所提出的模型计算第1种冲击点的接触力、永久凹坑深度和吸收能量,并分析了矩形板长宽比对薄膜刚度及接触力的影响。结果表明:模拟的接触力与实测结果吻合良好,对永久凹坑深度和吸收能量的模拟精度也较高,所提模拟方法有效;随着长宽比的减小,薄膜刚度迅速增大,从而使接触力显著增大。

一步等温淬火温度对高强韧ADI组织与性能的影响

对不同一步等温淬火温度下球墨铸铁的显微组织、力学性能、X射线衍射、断口形貌进行了分析,研究了一步等温淬火温度对高强韧等温淬火球墨铸铁(ADI)组织和性能的影响。结果表明:一步等温淬火最佳温度为280℃,在此温度下等温淬火,得到的基体组织为细小的针状铁素体和残留奥氏体,此时基体中残留奥氏体分布均匀,含量为19.9%,ADI的各项性能达到最优:抗拉强度为1320 MPa、屈服强度1230 MPa、硬度372 HBW、伸长率13%和冲击吸收能量82.5 J。