双材料界面裂纹动态扩展的数值模拟

基于扩展有限元方法(XFEM),研究了双材料中界面裂纹和亚界面裂纹的动态扩展问题。建立了双材料板界面裂纹和亚界面裂纹的动态增长分析模型,该模型使用集中质量矩阵代替传统的一致质量矩阵以提高效率,并利用Newmark法进行时间积分。将该模型与在有限元软件中建立的二维弹性模型计算获得的动力响应和能量值进行比较。通过数值算例,研究了应变率和材料特性对圆形和直线双材料中界面和亚界面裂纹扩展的影响。

基于非线性接触的修理后层合板鸟撞损伤特性研究

基于有限元方法,利用商用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran,研究修理后层合板鸟撞问题。冲击后的复合材料层合板模型采用阶梯式挖补修理的方式进行修理,通过改变挖补修理的方式,如改变铺层顺序及阶梯数,研究修理后的模型受到冲击的损伤区域及损伤应力规律。

CJ828大型客机三维机织复合材举翼梁设计研究

根据三维机织复合材料出色的整体性能、较高的损伤容限、显著的抵抗裂纹扩展的能力以及良好的可设计性，结合飞机结构设计原则，设计CJ828三维机织复合材料翼梁，初步确定了翼梁各部位参数值，然后建立有限元模型，重点进行了静力学与模态分析，其结果为后续工作提供了一定的参考。

飞机桁条-蒙皮连接结构的接触应力研究

飞机结构是由零部件通过铆接、螺接、胶接和焊接连接而组成的。连接区域应力分布情况及应力水平的研究对飞机结构的强度校核及连接区的失效破坏形式的预判有着重要的意义。基于非线性接触力学理论,利用MSC.Patran/Nastran有限元分析软件对机翼结构中复合材料桁条-蒙皮连接结构进行了研究。研究内容包括:各排钉孔的最大等效应力和钉传载荷的分布情况;对飞机桁条-蒙皮的两种连接方式,基于非线性接触理论,分别建立了桁条-蒙皮的螺接连接结构和胶-螺混合连接结构,对比了两种结构的等效应力水平大小与分布。得出以下结论:板间厚度比对孔周接触域的应力集中系数和应力分布的影响较大;处于外侧两排铆钉孔传递较大的钉传载荷,中间排的铆钉孔的钉传载荷较小;不同的连接形式对孔周应力水平影响较大。

大型民机复合材料机翼结构设计与分析

大型客机强调安全性、经济性、舒适性和环保性，这些性能上的高要求决定其对复合材料需求的迫切性和必然性。本文基于CJ828双通道宽体大型民机的设计方案，对全复合材料机翼结构进行了详细的总体设计并完成相应结构分析。根据CJ828飞机机翼的结构特征和飞行受力情况，用工程估算方法估算出机翼主承力结构几何尺寸，然后进行结构尺寸优化。对机翼蒙皮，翼肋复合材料层合板给出具体的铺层设计．建立机翼主承力翼盒有限元模型。基于HYPER—WORKS软件平台完成对机翼的静强度分析，并与金属机翼进行性能对比分析。后续完成机翼结构的固有频率计算，最后完成了机翼结构的模态瞬态响应分析。对实际工程中复合材料机翼结构设计有一定的设计参考价值。

某型民机复合材料机翼下壁板开口补强及优化研究

根据机翼结构设计要求,下壁板的层合板上开口是不可避免的。主要对民用飞机的机翼蒙皮下壁板开口补强结构进行分析,利用有限元分析软件MSC.Patran&Nastran建立二维复合材料有限元模型,模型采用壳单元。通过计算分析,对比了未补强壁板、补片补强和加强筋补强三种不同的方案情况下,机翼蒙皮下壁板在外载荷下的位移以及应力变化,及不同角度铺层的各层应力变化,研究了补强方式及铺层角度对机翼下壁板应力分布的影响。结果表明加强筋补强能较好减小位移和最大应力,避免应力集中;在采用加强筋补强方案时,-45°的铺层方向上应力最大;在设计机翼下壁板开口补强方案时应尽量选用加强筋补强,并尽量减少-45°方向的铺层。

复合材料正交加筋层合圆柱壳结构阶梯式挖补修理的参数化研究

利用三维参数化有限元分析模型,对复合材料正交加筋层合圆柱壳结构的阶梯式挖补修理进行了参数分析。主要考虑了载荷情况、阶梯数、铺层顺序以及补片铺层错误等修理参数对阶梯式挖补修理结构胶层剥离应力和剪切应力分布情况的影响规律,并利用绝对值的平均值和均方差来描述胶层剪切应力剥离应力的分布情况,以确定最优的阶梯式挖补修理参数。基于该文建立的三维有限元模型可以深入地了解复合材料正交加筋层合圆柱壳结构阶梯式挖补修理区域胶层应力分布的详细情况,而且参数化分析结论也可为复合材料正交加筋层合板圆柱壳结构的阶梯式挖补修理方案的设计和分析提供参考。