弹头形状对聚碳酸酯薄板抗弹性能的影响

为研究弹头形状对聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)板抗杆弹冲击性能的影响,利用气炮开展了平头、半球头、卵形头三种形状、12.6 mm直径的杆弹正撞击PC薄板的冲击试验,获得了初始-剩余速度关系及弹道极限,并对PC板变形及失效模式进行了详细分析。结果表明,在30~120 m/s速度范围内,PC薄板抗半球头弹能力最强,其次是平头弹,而对卵形弹抵抗能力最弱。三种弹体撞击后,PC板失效模式不同,被平头弹撞击后发生平台鼓包和冲塞失效,被半球形弹撞击后发生帽形鼓包和花瓣形失效,被卵形弹撞击后均发生花瓣形失效。分析发现,PC薄板裂纹扩展消耗的能量较少,造成对不同头形杆弹抗弹性能差别较大的主要因素是初始损伤形成的难易程度不同。

复合材料天线结构低速冲击损伤与剩余强度

共形承载复合材料天线结构兼具力学承载和微波通信功能,由于其高度集成化和多功能化特点,应用前景广阔,但在制造和维修过程中极易受外来物的低能量冲击产生损伤。本文采用热压罐成型和二次胶结工艺制备以玻璃纤维增强复合材料为面板、以PMI泡沫为芯材并嵌入天线器件的复合材料天线结构。并对其开展低速冲击及冲击后压缩试验研究,对比含天线和不含天线两种结构的损伤特性与冲击后剩余压缩(CAI)强度。结果表明:与普通泡沫夹芯结构相比,复合材料天线结构的凹坑深度、冲击位移和背面纤维束拔出高度均减小,表明损伤阻抗能力增强;峰值载荷显著增加,100 J冲击能量下的峰值载荷为5.79 kN,增加了25.32%;压缩强度和CAI强度显著提高,压缩强度提高了28.87%,CAI强度提高超过113.08%;冲击破坏模式由整体贯穿及芯体大面积断裂变为芯体局部压溃、天线单元塑性变形及与泡沫夹芯大面积脱胶。

复杂形状三维薄壁构件RTM制造工艺注模过程模拟

采用有限单元/控制体积方法,编写了RTM工艺注模过程模拟程序SHELLCV。SHELLCV程序包含三角形壳元和矩形壳元两种单元,可以模拟复杂形状三维薄壁构件的RTM制造工艺注模过程,得到任意时刻的树脂流动前峰曲线、压力场分布。与解析解比较验证了SHELLCV程序的稳定性和可靠性。算例研究表明SHELLCV程序可为工艺设计:注射口和排气口的布置,合模压力提供有效的参考依据。

RTM工艺注模过程模拟的有限元/控制体积方法和流动分析网络技术比较

分析了有限元/控制体积方法和流动分析网络技术两种算法的区别,结果表明:在三角形网格上两种算法是一致的,在矩形网格上流动分析网络技术(FAN)相对于传统的有限元/控制体积方法(FE/CVM)可以构造更精确的控制体积表面流率计算方案。算例研究表明:对于矩形网格流动分析网络技术预测的填充时间精度比传统的有限元/控制体积方法提高几倍左右。

复合材料RTM成型工艺固化过程三维数值模拟

复合材料RTM成型工艺固化过程数值模拟本质上是求解瞬态热传导和固化动力学耦合方程。本文中以控制体积技术将来自放热化学反应的非线性热源项处理成节点集中载荷 ,并采用有限元方法求解。以厚板构件的二维数值模拟与文献中结果比较证明了本文中方法的正确性 ,并讨论了厚度对温度分布的影响。对带孔圆筒形构件进行了算例研究 ,结果表明

RTM工艺注模过程边缘效应模拟分析

RTM工艺需将纤维预制体预置到模具中,由于纤维预制体结构不均匀性和模具形状、尺寸等影响,极易产生边缘效应。边缘效应会严重影响树脂流场发展和压力场分布。本文作者采用等效渗透系数方法模拟边缘效应,得到了其影响下的树脂流动前峰曲线和压力场。研究表明:一方面边缘效应可能导致不期望的树脂流场发展而形成工艺缺陷——干斑;另一方面可以利用边缘效应提高工艺效率:常流率注射时减小合模压力和注射压力,常压力注射时可以减少注模时间。

基于均匀化方法的单向纤维增强体渗透率预报

针对具有周期性分布细观结构的纤维增强体,从Stokes方程出发,用均匀化理论建立了预报纤维预制体渗透率的数学模型.将Stokes方程与线弹性力学中的Lame方程进行类比,给出了用线弹性平面应变问题的有限元分析程序求解Stokes方程的方法.据该方法编写了FORTRAN程序HAPS求解控制方程,并以此预报单向纤维增强体渗透率,与有关文献的结果进行比较证明了该方法的合理性.

厚截面构件RTM注射工艺树脂流动过程模拟

针对厚截面构件的RTM工艺过程,研究了三维树脂流动问题。基于六面体单元,采用有限单元/控制体积方法,开发了三维树脂流动过程模拟程序HEXCV。与解析解比较验证了HEXCV程序的稳定性和可靠性。算例研究表明,HEXCV程序可为工艺过程设计提供有效的参考依据。

复合材料非对称正交薄层板的固化变形

利用Rayleigh-Ritz法研究了复合材料非对称正交薄层板的固化变形。建立了考虑几何非线性的固化变形分析模型,预报了其固化后的变形形状及变形量。利用热压釜工艺进行了实验研究。实验发现,方板边缘发生了较大的向内卷曲变形,板边缘附近理论预报值与实验结果差别较大,在距板边缘一定距离内理论预报值和实验结果吻合较好,矩形板实验结果与理论预报值吻合良好。

复合材料RTM制造工艺数值模拟研究进展

纤维预制体的渗透性、孔穴或干斑的形成、残余应力的形成是影响成品质量的三个主要方面 ,本文对研究中存在的问题 ,进行了总结和评述。针对RTM工艺过程模拟中采用的控制方程 ,简要阐述了几种常用数值方法的特点。结合国内外RTM工艺过程数值模拟研究动态 ,指出了其发展方向。

桥梁限位器抗震设计方法研究

本文建立了两跨简支梁桥和五跨多跨刚架桥两结构模型 ,针对限位器的种类、刚度、强度、安装位置 ,输入地震动等进行了大量工况下的数值模拟研究。研究表明限位器与柱 (框架 )的刚度比在 0 .5～ 2之间较优。将现有的限位器设计方法应用于两算例结构 ,对现有限位器设计方法进行了比较研究。

非对称复合材料薄层板固化变形及其应用

阐述了Rayleigh-Litz法与有限元方法在非对称复合材料薄层板固化变形预报中的应用及特点.讨论了化学收缩作用、固化周期、铺层厚度比、长宽比等对非对称复合材料层板固化变形的影响.指出了非对称复合材料薄层板固化后多稳定构型分析中有待解决的几个问题,并对其在自适应结构上的应用提出了设想.

光纤光栅智能复合材料基础问题研究

为了使光纤光栅传感器埋入到复合材料中,对结构进行健康监测,其基础研究尤为重要。研究了光纤光栅作为温度和应变传感器埋入到复合材料预浸料中,监测复合材料模压成型的全过程。设计了几种光纤入出口的方法,都能够很好地保护光纤在入出口处不被折断,保证了光栅在复合材料中的成活率。对埋入光纤的相容性使用有限元和实验的方法进行了研究。研究表明:埋入光纤对复合材料的力学性能影响不大。这些研究为光纤光栅在复合材料中的应用提供了前提。

模具对热固性树脂基复合材料固化变形的影响

热固性树脂基复合材料结构在热压罐成型过程中,由于模具的约束作用,导致构件内部产生残余应力,进而引起工件回弹变形和翘曲变形。综述和分析了影响残余应力和变形产生的各种模具因素,包括模具热传导性能、模具线膨胀系数、模具表面处理、模具角半径和模具的结构形式。

纤维缠绕复合材料压力容器健康监测研究进展

阐述了纤维缠绕复合材料压力容器健康监测传感器的特点和原理,对纤维缠绕复合材料结构健康监测工作中的固化过程监测、服役环境监测、内压和结构应变监测、损伤监测、爆破压力监测、泄漏监测进行了介绍和比较。最后,对纤维缠绕复合材料结构健康监测工作进行了展望,并提出了几点建议。

简谐激励下共固化复合材料粘弹阻尼结构的损耗因子研究

基于模态叠加法和模态应变能法,推导出在任意简谐激励下粘弹阻尼结构的损耗因子的计算方法,并采用这种方法分析了共固化复合材料粘弹阻尼结构在简谐激励下的损耗因子。分析结果与动态机械分析仪(DMA)实测结果基本吻合,从而验证了本文建立方法的有效性,对粘弹阻尼结构的损耗因子的分析以及共固化复合材料粘弹阻尼结构的设计和应用具有一定的参考价值。

黏弹阻尼层共固化复合材料不同温度下的阻尼性能

采用共固化工艺制备了以丁腈橡胶为黏弹性阻尼层的复合材料,应用动态机械分析仪(DMA)测定了该材料损耗因子的温度谱,并对不同温度环境下该材料的阻尼性能和阻尼机制进行了分析。结果表明:当温度处于阻尼层玻璃态和高弹态区时,共固化复合材料损耗因子较小且随温度变化不大;当温度处于阻尼层黏流态区时,共固化复合材料的损耗因子迅速增加到最大值后变小,最大损耗因子为19.2%,约为未插入黏弹阻尼层复合材料的13倍;共固化过程中阻尼层损耗因子的减小,使共固化复合材料的阻尼性能降低,并在阻尼层的黏流态区其损耗因子明显小于预报结果;界面阻尼的影响提高了共固化复合材料的阻尼性能,并在阻尼层的玻璃态区其损耗因子大于预报结果。

单丝复合体系界面力学行为的表征

界面是纤维增强树脂基复合材料的重要细观结构,极大程度地影响着该材料的宏观性能以及破坏模式.单丝复合体系是界面力学性能表征的主要研究对象.从细观力学实验,细观力学模型以及数值模拟3个方面出发,全面地阐述了单丝复合体系界面力学行为表征的手段和方法.细观力学实验是建立细观力学模型以及发展数值模拟方法的基础,应充分利用三者的关系,建立完善的界面性能表征体系,以便更加准确的预报复合材料的力学性能,满足各个行业的要求.

固化工艺规范对复合材料固化残余应力影响的实验研究

单束纤维拉伸法是以简单的单束纤维聚合物基复合材料结构为研究对象,研究固化工艺过程中树脂体积变化与纤维上残余应力之间的关系。同时固化过程中树脂体积是随工艺温度变化而产生变化的,经理论分析及计算得到了固化工艺温度历程对纤维上固化残余应力的影响规律。

粘弹阻尼层共固化复合材料的阻尼特征分析

利用动态力学热分析技术(DMTA)测试了粘弹性阻尼材料在与复合材料共固化前后的动态力学性能,并利用有限元分析方法考察了复合材料共固化、粘弹性阻尼层的厚度以及复合材料柔性层对共固化复合材料的阻尼特征的影响。结果表明,复合材料共固化过程中由于树脂渗透等原因,共固化复合材料的阻尼峰值仅为理想状态的54%左右且阻尼峰值所对应的温度向高温方向移动;增加粘弹性阻尼层的厚度以及在阻尼层附近插入柔性层不仅可以提高粘弹阻尼层共固化复合材料的阻尼峰值,而且可拓宽共固化复合材料的阻尼温域。