复合材料修理参数对胶接层剪切应力影响规律的研究

复合材料胶接修理结构中,胶层起着传递载荷的作用,其应力状态对于修理效果有重要影响。本文中得到了修理结构中胶层的应力分布的解析解,与有限元数值结果吻合较好,表明该解析解合理有效。基于该解析解分析了胶层中的应力分布随修理参数的变化,结果表明:增加补片长度和厚度可以降低胶层中的剪应力,但是两者都有临界值,超过临界值后剪应力降低的趋势减缓;胶层中的剪应力随着胶层的厚度增加而减小,随着剪切模量的增加而增大。

基于TOM理论的金属裂纹板复合材料胶接修补胶层应力分析

针对复合材料胶接修补结构,基于TOM理论,提出了一种改进的Rose L R F胶层剪应力分析方法。该方法考虑了金属母板厚度方向上的剪切应力变化,认为剪应力沿厚度方向呈线性变化,并通过有限元数值方法进行了验证,分析了不同厚度的金属裂纹板组成的修补结构中的胶层剪应力。结果表明,当金属板厚度较薄(板厚与板长之比小于0.1)时,该方法得到的剪应力比Rose L R F给出的结果更接近于有限元解。

金属损伤复合材料胶接修补技术的国内研究现状

复合材料胶接修补技术是一项经济有效的结构修理技术,国内对其经过30余年的研究,取得了一定的进展。本文结合时间先后顺序,详细论述了国内在这方面取得的成果,并总结了该项技术的特点,指出了研究者的关注热点;最后,通过比较国内外的差距,对国内该项技术未来的发展趋势进行了展望。

含中心裂纹的复合材料单面胶接修补结构胶层应力解析模型

针对含中心贯穿裂纹的复合材料平板的单面胶接修补结构,结合复合材料的经典层合板理论,提出了一种预测该修补结构中胶层应力分布的方法,推导出胶接界面应力分布的解析模型的显式解。将解析解与有限元解进行对比,验证解析模型的有效性。该方法为复合材料单面胶接复合材料结构的修补设计提供了理论基础。

含中心裂纹铝合金厚板复合材料补片胶接结构应力强度因子有限元分析

含裂纹铝合金板经复合材料补片胶接修复后,裂纹尖端的应力强度因子(Stress Intensity Factor,简称SIF)是关注的重点。基于有限元软件ABAQUS,建立了含中心裂纹铝合金厚板复合材料补片胶接修复件的分析模型。计算了裂纹尖端的SIF,与Rose解析模型进行了对比验证,得到裂纹尖端SIF在板厚方向上的变化,以及补片在厚度方向上修补效果的变化,对比了不同修复方式的修复效果。结果表明,裂纹尖端SIF的有限元解偏保守,被修补板厚较大时,裂纹尖端SIF值在板厚方向上的差异更加显著,双面修复方式的修复效果明显优于单面修复方式。

含裂纹金属板复合材料胶接修补结构残余热应力分析

残余热应力会增大裂纹尖端的应力强度因子SIF,加快疲劳裂纹扩展速率,缩短修补结构的疲劳寿命。利用三维有限元方法,对含裂纹金属板复合材料胶接修补结构中的残余热应力进行了分析,利用虚拟裂纹闭合技术(VCCT)计算了修复结构裂纹尖端的SIF。并以SIF为判据,讨论了补片铺层方向、固化温度、胶层的材料参数对修复结构残余热应力的影响。结果表明,[0°/45°/-45°/90°]s的铺层方式可有效降低残余热应力引起的SIF;残余热应力引起的SIF随着固化温度的升高而线性增加;胶层的材料参数及胶层厚度对残余热应力引起的SIF影响不显著。

基于UG和RecurDyn的排爆机器人的精确建模及动态分析

基于UG和RecurDyn软件分别建立了排爆机器人主体模型和履带系统模型,并在RecurDyn软件中进行了实体装配。运用RecurDyn软件对实体模型进行动态仿真,给出了爆炸物重心和整机重心在竖直方向的振动位移和振动加速度曲线,并分析了排爆机器人的平顺性。为机械臂的振动控制研究奠定了基础。

残余热应力对复合材料双面胶接含裂纹铝合金板修复结构疲劳寿命的影响

为研究残余热应力对复合材料双面胶接修复损伤金属结构疲劳寿命的影响,利用T300/E51复合材料补片对含中心裂纹的LY12CZ铝合金板进行双面胶接修复,研究了修复结构的疲劳寿命,并通过断口分析反推出了疲劳裂纹的扩展情况;利用Abaqus软件建立了考虑残余热应力的修复结构的三维有限元模型,分别计算了应力强度因子随裂纹长度的变化关系,并利用二次多项式拟合得到了应力强度因子幅值与裂纹长度的关系式;最后,利用Pairs公式材料常数修正法,对修复结构的疲劳寿命进行了预测。结果表明:在相同的疲劳载荷条件下,裂纹板修复结构的疲劳寿命约为未修复裂纹板的23倍;残余热应力会增加裂纹尖端的应力强度因子;有限元模拟的裂纹板修复结构的疲劳寿命与试验结果吻合较好,相对误差为3.7%。

机械臂液压关节FuzzyP+ID控制器的软件实现

提出了一种针对非线性、时变性比较突出的机械臂液压驱动关节的FuzzyP+ID控制策略。依据PID控制获得控制经验,结合模糊控制思想,设计了FuzzyP+ID控制器。软件实现中,基于TI公司的DSP处理芯片实现了FuzzyP+ID控制算法,将模糊输入输出变量论域作离散化处理,并建立了离线推理的控制规则表,模糊控制器在线运行时,通过查表完成控制过程,实时性强,稳定性好。

单向拉伸条件下补片参数对复合材料胶接修复结构的影响

建立含中心半穿透圆孔的损伤金属板修补结构的三维有限元模型,以应力集中系数(Stress Concentration Factor,SCF)和挠度w作为复合材料胶接修复效果的指标,分析单向拉伸条件下,正方形补片的长度、厚度和铺层方式对修复效果的影响。结果表明:补片长度取孔直径的3.5倍、厚度取孔深度的0.6~0.8倍、铺层方式取0°/90°铺层时,复合材料单面修复含损伤裂纹板的效果较好。根据分析结果制备了实验件,进行了单向静拉伸实验,修补实验件的破坏强度比未修补实验件提高了10.1%。

胶层Ⅰ/Ⅱ型断裂破坏内聚单元参数的确定和应用

建立了铝合金板单搭接胶接接头的三维弹性有限元模型,通过与G-R解析模型的胶层剪应力和剥离应力分布对比分析,验证了有限元模型的有效性。经有限元仿真拟合铝合金板单搭接胶接接头静拉伸试验的载荷-位移曲线,获得了胶层Ⅰ/Ⅱ型混合失效模式下内聚力单元的断裂参数值和胶层渐进破坏的过程,将胶层内聚力单元断裂参数值应用于含双裂纹复合材料胶接修补结构中,预测了修补结构的静拉伸强度。结果表明,有限元模型预测的剩余强度与实验值的相对误差为3.8%,因此运用内聚力单元仿真胶层的方法是有效的,并为复合材料胶接修补结构的承载能力分析提供了有力的依据。

基于对抗反舰导弹的箔条质心干扰建模与仿真研究

为了更好地发挥现代海战中箔条质心干扰的作用,从箔条质心干扰的工作原理出发,建立箔条质心干扰时舰船、导弹跟踪及干扰对抗模型,通过数学仿真,对箔条质心干扰对反舰导弹的干扰效果进行评估,优化了箔条质心干扰下舰艇作战使用原则,具有重要的军事意义。

基于三维有限元模型的弹翼胶接结构胶层应力分析

目前对复合材料胶接修理结构中胶层的模拟多采用二维平面单元,不能有效模拟胶层在外载荷作用下的真实应力状态。考虑某飞行器弹翼修理时形成的复合材料双面胶接结构承受载荷后处于三维应力状态的情况,建立了该修理结构的三维有限元模型,计算出单向拉伸条件下胶层的剪应力,并与Hart-Smith解析解进行对比。分析结果表明三维有限元模型正确、合理。利用所建立的模型分析胶层的剪应力和剥离应力的分布特点,得出胶层破坏的失效顺序,为胶接修理结构的承载能力分析以及结构改进提供参考依据。

金属裂纹板复合材料胶接修补强度的弹塑性有限元预测

金属裂纹板经复合材料补片胶接修补后,其结构强度明显提高,但裂纹板中的裂纹会导致严重的应力集中现象,并易产生塑性变形,呈现强烈的材料物理非线性特性,需要采用弹塑性力学原理,进行复合材料胶接修复结构的静强度预测。为此,考虑金属板材料的非线性特性,建立了金属裂纹板复合材料胶接修补结构的弹塑性有限元模型,并通过试验验证了模型的有效性。在此基础上,提出了基于裂纹尖端的张开位移(COD)判据的拉伸强度预测方法,分析了修复结构的塑性应变、COD以及静拉伸强度。结果表明:相对于应力强度因子K判据,COD判据能更有效地预测修复试件的静拉伸强度。

金属裂纹板复合材料修补结构的超奇异积分方程方法

根据应力强度因子在线弹性范围内具有可叠加性,将金属裂纹板复合材料修补结构进行简化,在表面裂纹线弹簧模型的基础上,建立了基于超奇异积分方程的Line-Spring模型。利用第二类Chebyshev多项式展开的方法,将超奇异积分方程转化为线性方程组,推导出以裂纹面位移表示的应力强度因子表达式,得到了裂纹尖端应力强度因子的数值解,并利用虚拟裂纹闭合法加以验证。参数分析确定了影响对称修补裂纹板应力强度因子的两个主要参数:胶层界面刚度R和补片与金属板刚度比S,为胶接修补结构的承载能力分析以及改进设计提供理论依据。