复合材料层合板冲击损伤及剩余强度研究进展

综述了受低速冲击后复合材料层合板的损伤研究进展 ,重点介绍了倍受复合材料工程结构设计师所关注的含损复合材料层合板的剩余拉伸及压缩强度问题 ,最后对有待于进一步研究的问题进行了展望。

含孔复合材料层合板在压缩载荷下的三维逐渐损伤

通过逐渐损伤分析可以清楚地了解承载复合材料层合板内部损伤的产生及扩展过程,应用三维逐渐累积损伤理论和有限元分析技术,对不同材料不同宽孔比的含孔复合材料层合板在压缩载荷作用下的逐渐破坏过程进行分析,综合考虑了基体开裂、基纤剪切、分层及纤维断裂等四种复合材料层合板的主要破坏模式。在通用有限元分析软件ANSYS基础上进行二次开发,编制了参数化的分析模拟程序,该程序可以预测任意铺层角度和铺层厚度层合板在压缩载荷作用下的逐渐损伤破坏过程及最终失效载荷,通过与已有参考文献结果进行比较,验证了方法及程序的正确性。该程序可以较大程度地提高最终失效载荷的预测精度,为复合材料层合板结构的设计和使用提供了有力的技术支持。

层合复合材料板的低速冲击损伤及剩余压缩强度研究

针对复合材料层合板的冲击及冲击后的压缩破坏过程提出了一种全程分析方法。该方法应用三维逐渐累积损伤理论和分析技术,对层合板的冲击以及冲击后含损伤的层合板在压缩载荷下损伤扩展的全过程进行分析,分析中没有对冲击后层合板的损伤状态做人为假设,而是把冲击后层合板的预测损伤直接用于剩余压缩强度研究,从而不仅提高了最终失效载荷的预测精度,而且避免了为获得冲击后损伤状态参数所进行的大量试验,同时开发了模拟程序,该程序可以预测任意铺层角度、铺层厚度的层合板受外物冲击以及冲击后的损伤状态及在压缩载荷下的逐渐损伤破坏过程和最终失效载荷。通过与已有文献结果进行比较,验证了方法及程序的正确性。

复合材料板冲击损伤及剩余拉伸强度试验

T300/BMP316是一种很有应用前景的航空航天结构复合材料,对两种不同铺层参数的T300/BMP316复合材料层合板进行了冲击损伤及剩余拉伸强度试验.结果表明,不同铺层参数对层合板冲击损伤投影图形的长轴方向有一定的影响,但对冲击损伤投影面积大小几乎没有影响,层合板的剩余拉伸强度与冲击损伤投影面积的大小没有直接关系.

复合材料层合板的低能冲击损伤及剩余拉伸强度研究

针对复合材料层合板的冲击及冲击后的拉伸过程提出了一种全程分析方法。该方法应用三维逐渐累积损伤理论对层合板的冲击及冲击后含损伤层合板在拉伸载荷下损伤破坏的全过程进行分析,分析中没有对冲击后层合板的损伤状态做人为假设,而是把冲击后层合板的实际损伤状态直接用于剩余拉伸强度研究,从而不仅提高了最终失效载荷的预测精度,而且避免了为获得冲击后损伤状态参数所进行的大量试验,同时开发了模拟程序,该程序可以预测任意铺层角度、铺层厚度的层合板在冲击载荷及冲击后拉伸载荷下的逐渐损伤破坏过程和最终失效载荷。通过与已有文献结果进行比较,验证了方法及程序的正确性。

冲击后复合材料板剩余抗拉强度影响因素分析

应用提出的全程分析方法和三维逐渐累积损伤理论,对层合板的冲击过程以及冲击后含损伤层合板在拉伸载荷下的破坏过程进行详细分析。研究不同冲击能量、不同材料的冲头、不同复合材料体系和不同铺层方式等因素对层合板冲击损伤及剩余抗拉强度的影响规律,为更有效地进行复合材料抗冲击结构设计提供一定的指导作用。

同一PCB板上不同封装结构的热应力分析

基于ABAQUS有限元分析软件,对同一PCB板上QFP和PBGA两种不同封装结构,在温度循环载荷下的应力场进行了研究,并对不同封装结构的性能进行了比较分析。结果表明:在温度循环载荷下,无论何种封装组件,越靠近PCB板的边缘,器件的应力值越大;在同等条件下,PBGA封装器件的应力值高于QFP封装器件;以同类封装器件中最大应力值的10%为临界点,封装器件中应力值比最大应力值小10%以上的为非薄弱元器件,其余均定义为薄弱元器件。根据该定义,对前述5组QFP和PBGA封装器件,除位于PCB板中间位置的外,其余各组封装器件均为薄弱元器件。

不同尺寸参数对双极高频电刀热应力场的影响

目的分析不同尺寸参数对双极高频电刀热应力场的影响规律。方法基于有限元分析软件ANSYS,对双极高频电刀工作过程中的热应力场进行系统的电热耦合仿真分析,研究3种不同绝缘层厚度(0.5、1.0、1.5 mm)、电极厚度(0.5、1.0、1.5 mm)以及涂层厚度(3、6、9μm)对高频电刀各部分热应力场的影响。结果绝缘层厚度越大,心肌组织由于热应力产生的变形量越小,即高频电刀工作过程中绝缘层厚度与心肌组织的热变形量成反比;对于3种电极厚度而言,选取1.0 mm更为合适;对于3种涂层厚度而言,选取6μm更为合适。结论高频电刀各组成部件的尺寸参数对其工作过程中的热应力场有重要的影响,研究结果可为高频电刀的设计开发提供指导。

T300/BMP316层合板冲击后压缩强度试验

对两种不同铺层参数的T300/BMP316复合材料层合板进行了冲击后的剩余压缩强度试验研究.结果表明,虽然随着冲击能量的增加,层合板的剩余压缩强度逐渐降低,但二者之间不满足线性关系;不同铺层参数对层合板冲击损伤投影图形的长轴方向有一定的影响,但对冲击损伤投影面积大小几乎没有影响;层合板的剩余压缩强度与冲击损伤投影面积的大小没有直接关系.

碳纤维复合材料特性及在假肢领域的应用

假肢的质量对下肢截肢患者运动所消耗的能量有直接的影响,因此,在实际为患者装配选择假肢零部件时,应在充分考虑满足患者要求功能的前提下,尽可能选择质量轻的下肢配件。基于上述原因,一些强度高、质量轻的材料,如钛合金、超轻铝合金、碳纤维复合材料等,在设计与制造下肢假肢零部件时被广泛使用,使现代假肢功能更完善、质量更轻。其中,与前两种材料相比,碳纤维复合材料在假肢领域的开发和应用相对较晚。文章对碳纤维复合材料的特性进行综述,并重点介绍了近10年来碳纤维复合材料在下肢假肢领域中的应用,包括碳纤维假脚、踝关节、膝关节以及接受腔等。最后,对中国假肢领域需进一步研究的问题进行了初步探讨。

复合材料层合板冲击损伤影响因素分析

应用三维逐渐累积损伤理论和有限元分析技术对复合材料层合板的低能冲击过程进行了详细分析,研究了不同材料的冲头、不同复合材料体系和不同铺层方式对复合材料层合板冲击损伤的影响规律。研究结果可为更有效地进行复合材料抗冲击结构设计提供一定的指导。

复合材料层合板冲击损伤及剩余强度分析方法

应用三维逐渐累积损伤理论和分析技术对层合板的冲击及冲击后含损伤的层合板在拉伸载荷下损伤扩展的全过程进行分析.分析中取消了以往研究者对冲击后层合板损伤状态所做的人为假设,将冲击后层合板的实际损伤状态直接用于剩余拉伸强度研究.通过与已有文献结果比较,验证了方法的正确性.

不同结构参数下QFP封装的随机振动分析

基于ABAQUS软件,对不同结构参数下QFP封装的随机振动响应进行了分析,获取了整体封装结构及焊点阵列的应力分布云图,并研究了引线宽度、引线间距、引线高度等不同参数对QFP封装器件应力场的影响规律.结果表明,在随机振动载荷下,QFP封装器件的焊点阵列为整体结构的薄弱环节,且最大应力位置出现在焊趾部位,即焊点最外侧的尖角处;在焊点的焊趾部位以及引线与焊点交界处存在明显的应力集中现象,上述两处将成为焊点最可能发生破坏的区域;QFP封装器件的最大应力值与引线间距和引线高度成正比,与引线宽度成反比.

可吸收镁合金寰枢椎脱位固定系统的生物力学仿真

目的研究可吸收镁合金螺钉应用于寰枢椎脱位固定的可行性。方法选用WE43型镁合金,设计4种不同螺纹形式(三角形、矩形、梯形、锯齿形)镁合金螺钉,对螺钉-聚氨酯试验块模型、寰枢椎固定系统模型进行有限元仿真分析,获得模型上的应力分布和位移分布。结果按照ASTM F543标准对镁合金螺钉进行拔出力仿真分析,三角形、矩形、梯形、锯齿形螺纹螺钉上的应力分别为146.20、185.22、194.98、264.55 MPa,即三角形螺纹螺钉的抗拔出力最大,且应力峰值最小;用三角形螺纹镁合金螺钉进行寰枢椎固定可以满足颈部屈伸、旋转、侧倾所需的强度要求;在三角形螺纹螺钉表面喷涂羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)涂层后,螺钉上应力峰值降低了17.16 MPa,涂层上的应力在涂层与基体的结合强度范围内。结论在相同载荷条件下,三角形螺纹螺钉具有较好的稳定性,抗拔出力性能最佳;使用热处理后的三角形螺纹镁合金螺钉进行寰枢椎固定,螺钉强度满足承载要求;在螺钉表面喷涂HA涂层,可优化螺钉的力学性能,并且涂层与螺钉之间有良好的结合强度。

不同结构参数下PBGA焊点的随机振动分析

利用ABAQUS有限元分析软件,对不同结构参数下PBGA焊点的随机振动响应进行了分析。结果表明:在随机振动载荷作用下,PBGA封装焊点的最大应力位于焊点阵列的拐角处,而且在靠近PCB板的一侧;焊点的最大应力值与焊点高度成正比,与焊点直径和焊点间距成反比;当焊点直径为0.66 mm、高度为0.6 mm、间距为1.27 mm时,焊点的最大应力达到最大值842.4 MPa。

微创血管夹不同齿型对血管力学性能的影响

基于有限元分析软件ANSYS,对医用不锈钢微创血管夹夹持小动脉血管过程进行了有限元仿真分析,研究了斜齿、横齿、凹凸齿、嵌入齿及对称齿等五类不同齿型对所夹持小动脉血管力学性能的影响规律。结果表明,微创血管夹在夹持血管过程中,被夹持血管的等效应力随斜齿倾斜角度的增大而增大,即当倾斜角度为0°时,血管的等效应力最小;对横齿下齿长度为0.2mm、0.3mm、0.4mm这三组数据而言,选取下齿长度为0.2mm时血管等效应力最小;对凹凸齿、嵌入齿及对称齿这三种竖齿而言,选择嵌入齿时,血管的等效应力最小。综合对比分析结果表明,在所分析的五类不同齿型中,嵌入齿的夹持效果最优。

复合材料机匣冲击后的力学性能分析

应用三维逐渐累积损伤理论及有限元分析技术,对复合材料机匣的冲击性能及冲击后在静载工况下的力学性能进行了分析.结果表明,冲击后机匣内部会产生基体开裂、基体挤压破坏、分层和纤维断裂等微观损伤;对于所研究的机匣,当冲击能超过26 J后,在给定的静载工况下,其冲击损伤会大面积扩展.

不同电子封装结构的随机振动分析

基于ABAQUS有限元软件,对同一PCB板上的QFP和PBGA两种不同封装结构,在随机振动载荷下的应力场进行了研究,并对不同封装结构性能进行了比较分析.结果表明,在随机振动载荷下,无论是QFP封装组件还是PBGA封装组件,越靠近PCB板边缘,器件的应力值越大;在同等条件下,PBGA封装器件的应力值要高于QFP封装器件;以同类封装器件中最大应力值的10%为临界点,封装器件中应力值比最大应力值低10%以上的为非薄弱元器件,其余均定义为薄弱元器件.根据该定义,对于5组QFP封装器件而言,QFP-1器件和QFP-5器件为薄弱元器件;而对于5组PBGA封装器件,仅有PBGA-3器件为非薄弱元器件.

碳纤维复合材料假脚工艺参数对其冲击后疲劳性能的影响

基于三维逐渐损伤理论和有限元法,对碳纤维复合材料假脚的冲击及冲击后疲劳破坏过程进行分析,研究了不同的复合材料体系、几何尺寸、纤维铺设方式等工艺参数对碳纤维假脚的冲击损伤及疲劳性能的影响规律。结果表明,在冲击载荷作用下,碳纤维复合材料假脚的损伤模式主要为基体开裂、纤维压缩和分层;复合材料体系的横向和法向拉伸强度以及剪切强度等参数越小,假脚的冲击损伤面积越大,所能承受的疲劳循环次数越低;随着后龙骨厚度的增加,基体开裂损伤面积越来越大,分层损伤面积略有减小,而纤维压缩损伤几乎没有变化。尽管随着后龙骨厚度的增加,假脚的疲劳循环次数逐渐增大,但是相对于厚度的增加量,疲劳循环次数的增加量相对较小;不同铺层参数对碳纤维复合材料假脚的冲击损伤模式几乎没有影响。适度增加0°铺层的含量,可有效提高碳纤维复合材料假脚的疲劳性能。

不同尺寸参数对双极高频电刀温度场的影响

基于有限元分析软件,对双极高频电刀工作过程中的温度场进行了详细的电热耦合仿真分析,研究了3种不同绝缘层厚度、3种不同电极厚度以及3种不同涂层厚度对双极高频电刀各部分温度场的影响规律。结果表明,对于0.5,1.0和1.5mm这3种电极厚度而言,在连续通电2s的时间内,电极厚度选取0.5mm时,高频电刀各部分的温度最高,且绝缘层的温度超过其制作材料的热变形温度,从而易导致绝缘层发生软化,影响电刀的正常使用性能;涂层厚度与心肌组织温度成反比,与绝缘层和电极处温度成正比,且随着通电时间的延长,涂层厚度对心肌组织温度的影响程度逐渐增大。