航空结构复合材料π型接头研究进展

介绍了复合材料π型接头在现代航空器结构连接中的应用以及对连接结构的承载能力、装配和维修便捷性的提升。阐述了复合材料胶接π型接头和胶螺π型接头的研究进展,对现有的研究方法、研究成果、研究方向展开了讨论。展望了复合材料π型接头的发展趋势和研究方向,为复合材料π型接头在航空航天领域的应用提供工程参考。

复合材料π接头渐进失效分析

针对复合材料π接头复杂的失效形式,采用材料刚度退化的方法模拟结构的渐进失效过程.用Abaqus建立某复合材料π接头的三维有限元模型;采用三维Hashin失效准则和Ye分层准则判别复合材料层合板的5种失效形式,将理想弹塑性材料模型应用于胶层材料来模拟胶层材料的失效,在Abaqus中建立考虑复合材料层合板和胶层失效的分析子程序;在子程序中,定义6个场变量代表纤维拉伸破坏、纤维屈曲、基体拉伸开裂、基体压缩开裂、分层失效和胶层失效等6种失效形式.在递增的拉伸载荷作用下对所建模型进行失效分析,结果表明该方法能有效地对复合材料π接头进行初始失效位置及载荷的判别和最终失效预测.

新型复合材料π型接头弯曲性能

针对传统复合材料π型接头层间性能薄弱的问题,提出一种新型复合材料π型接头结构,并通过预浸料-RTM成型方法制备出具有不同底板厚度的复合材料接头。对复合材料π型接头与同尺寸的铝合金接头进行了弯曲试验,试验结果表明,底板厚度为6 mm复合材料接头弯曲强度优于铝合金接头、弯曲刚度与铝合金接头相当,而底板厚度为8 mm的复合材料接头弯曲强度逊于铝合金接头、弯曲刚度与铝合金接头相当。

装配式高性能轻钢框架梁柱节点抗震性能试验

研发了装配式π形连接件和双L形带斜向加劲肋连接件轻钢框架梁柱节点,进行了10个足尺轻钢框架梁柱节点的低周反复荷载试验,包括7个π形连接件节点、2个双L形带斜向加劲肋连接件节点以及1个普通H型钢梁腹板栓接、翼缘焊接节点。设计参数包括节点构造,π肢长度以及框架柱的截面类型,比较了不同节点的破坏形态、滞回特性、承载力、刚度退化、耗能能力及应变特征。结果表明:π形连接件节点与普通H型钢梁腹板栓接、翼缘焊接节点相比,初始刚度和承载力显著提高;π形连接件节点与双L形带斜向加劲肋连接件节点相比,初始刚度和承载力明显提高;增大π肢长度可提高节点初始刚度及承载力;钢管混凝土柱节点比钢管柱节点的刚度及耗能能力明显提高;H型钢柱节点刚度低于钢管混凝土柱节点。π形连接件节点和双L形带斜向加劲肋连接件节点构造简单、便于装配、抗震性能优越,可用于低多层装配式轻钢框架结构,其设计思路也可用于其他装配式钢框架结构。

夹芯复合材料π型接头失效实验研究

针对夹芯复合材料π型接头的拉伸和侧弯承载能力以及连接需求,并充分考虑温度的影响,设计了复合材料π型胶结接头,对其在上述两种载荷工况下分别进行了常温、低温、高温干态三种环境试验。分析π型接头失效过程:三角填充区为夹芯复合材料π型接头最薄弱部位,容易发生破坏,并决定结构承载能力;拉伸载荷下夹芯复合材料π型接头承载能力明显高于侧弯载荷;夹芯复合材料π型接头对低温不敏感,对高温较为敏感。

复合材料π接头的失效行为和试验研究

通过试验研究了复合材料整体π接头在拉伸载荷下的失效力学行为和设计优化。试验测试了三种不同高度的π接头在两种不同固定模式下的失效行为。试验结果表明接头分层式失效的主要模式;粘接高度为30 mm的接头抗拉强度最优;同时增强约束可以提高接头抗分层能力。

立式乙苯过热器泄漏原因分析及改造措施

海南实华嘉盛化工有限公司80 kt/a苯乙烯装置脱氢反应系统采用π-L结构型式,由于乙苯过热器内漏造成脱氢反应产物中苯乙烯质量分数由62%降至56%左右。分析泄漏原因为乙苯过热器自身倾覆力矩过大和出口膨胀节失效产生的应力使膨胀节失效,造成乙苯过热器筒体下部产生塑性变形所致。针对性地采取了乙苯过热器整体更换以及更换出入口膨胀节等改造措施。改造后乙苯过热器的倾覆力矩由450 kN·m下降到122 kN·m,化验分析数据表明,脱氢液与脱氢反应产物中的乙苯、苯乙烯含量基本一致,苯乙烯质量分数稳定在60%左右,说明乙苯过热器严重内漏的现象已经消除,有利于装置的节能以及精馏系统的操作优化。

双竖腹杆空腹桁架与方钢管连接π型节点的极限承载力

基于空腹桁架的弯矩分布规律,提出了双竖腹杆空腹桁架的概念。双竖腹杆空腹桁架的节间距和上、下弦杆的弯矩小于单腹杆空腹桁架。当采用空心钢管作构件时,这类空腹桁架适用于杆件截面超出现有规格的大跨空腹桁架。采用非线性有限元法和均匀设计法研究方钢管连接π型节点的极限承载力。

新型配式混凝土楼盖π式板缝连接节点抗剪性能研究

为研究新型全装配混凝土楼盖π式板缝节点的平面内抗剪性能,进行了π式板缝节点单调和低周反复荷载下的足尺试验,对π式板缝节点的破坏过程及形态、荷载-变形曲线和耗能能力等进行了系统研究。结果表明:两种荷载模式下,π式板缝连接节点均发生了锚筋与锚板间的焊缝破坏,抗剪承载力较低;节点滞回曲线捏拢现象较为严重、耗能能力和抗震性能较差;建议采用穿孔塞焊等方法来保证π式连接件锚筋与锚板T形焊的焊接质量,提高其抗剪能力。

全干式RC楼盖π-盖板混合式板缝节点抗剪性能研究

π-盖板混合式节点常用于预制板端部横板向板缝之间的连接。为研究全干式RC楼盖π-盖板混合式板缝连接节点的抗剪性能,进行了π-盖板混合式板缝节点单调和低周反复荷载下的足尺模型试验,对π-盖板混合式节点的承载力、变形能力、破坏过程和形态及耗能能力等进行系统研究。结果表明:π-盖板混合式板缝节点具有较好的延性,与盖板式节点和π式节点相比,π-盖板混合式节点具有较高的承载能力,但滞回曲线捏拢效应比较明显,耗能能力较差;节点抗剪承载力的试验值、理论值和有限元分析值均比较接近,证明了理论计算方法的正确性和有限元建模方法的可行性;建议采取有效措施避免混合式节点某一侧连接件过早破坏,从而提高节点承载力和抗震性能。