X-PLY超强瓦楞纸板动态缓冲特性的试验研究

基于跌落冲击试验,研究X-PLY(A)、X-PLY(B)两种超强瓦楞纸板的动态缓冲性能,获得了动态缓冲特性曲线的经验公式及其特征系数,为X-PLY超强瓦楞纸板在缓冲包装中的推广应用提供了基本数据。结果表明,X-PLY超强瓦楞纸板的动态缓冲特性曲线呈凹谷状,开口向上,只有一个极小值点,冲击加速度波形近似于半正弦波,具有优良的动态缓冲特性,而且X-PLY(A)超强瓦楞纸板的动态缓冲性能比X-PLY(B)超强瓦楞纸板更好。

考虑结构、材料和工艺要求的复合材料B柱优化

为实现汽车轻量化,提高汽车耐撞性,并考虑汽车B柱结构形式和材料特性,采用了一种复合材料B柱削层结构。利用复合材料可通过削层工艺方便地实现变截面厚度的特性,分两步对复合材料B柱削层结构进行了多目标的优化。首先,通过分析B柱结构形式确定削层区域,以轻量化为目标,构建代理模型并采用多岛遗传算法进行优化,得到各个子层区域的铺层层数。然后,综合考虑削层结构的工艺和性能特点,研究不同铺层角度和铺层顺序对耐撞性的影响,确定了铺层最佳方案。最终结果表明,在满足工艺要求的条件下,复合材料B柱结构的质量减轻了61.4%,并提升了整车在顶压和侧面碰撞中的耐撞性。

复合材料斜削结构试验和损伤模拟研究

本文对复合材料斜削结构进行拉伸试验和相应的有限元模拟分析,编制损伤子程序模拟结构内部的损伤。通过对试验数据和数值结果进行对比,数值模拟和试验结果吻合较好。试验和模拟结果显示,由于削层的存在,使得结构更复杂,尤其在过渡段内,各截面的性能不同。通过损伤模拟,预测了三种损伤形式的萌生位置和扩展方向,得出结构首先发生基体损伤,然后是纤维-基体剪切和纤维断裂损伤,基体开裂损伤对斜削结构的影响很小,而纤维-基体剪切和纤维断裂损伤对结构是灾难性的。

层错结构对玻璃纤维/炭纤维混杂复合材料弯曲性能的影响

本文研究了某一位置的层错数目、多层错时的层错间距、炭纤维与玻璃纤维层数的比例等层错结构参数对玻璃纤维(GF)/炭纤维(CF)混杂复合材料弯曲性能的影响。结果表明:对于一定的混杂复合材料,弯曲强度随着某一位置层错数目的减少而增加;多层层错时,层错间距需达到某一临界值;炭纤维与外层玻璃纤维层数存在一个最佳比例。

复合材料尖削结构同级优化方法研究及ISIGHT实现

现有复合材料优化方法在进行尖削结构优化时,设计变量多而且难以保证纤维的连续性,文章提出了一种基于尖削结构模型的复合材料的同级优化方法。通过引入了铺层组、铺层组厚度、铺层组铺层顺序和铺层组距离变量等参数,在不影响优化结果的同时能有效的减少设计变量个数,并保证纤维的连续性。文章借助商业软件ISIGHT实现了该同级优化方法,采用某层合板优化问题验证了该方法的有效性。

对称削层复合材料结构的有限元分析

通过对复合材料削层结构的有限元计算分析,得到整个结构特别是过渡段附近的真实应变和应力分布。通过分析发现削层结构的应变和应力分布呈现出不均匀现象,尤其在上下界面附近和覆盖层内,出现应力集中现象,这些危险点的存在,严重影响整个结构的性能。此外,还研究了过渡段长短对结构应力分布的影响。

飞机复合材料结构过渡区减层设计

随着航空科学技术的发展,复合材料在飞机结构中的应用越来越广泛。为了减轻结构重量,匹配不同的面内载荷和弯曲载荷,改变层合板的厚度势在必行,而这种厚度的改变可以通过减层来实现。但是,层合板铺层递减会造成结构几何不连续,加上剪切滞后效应的影响,会导致复合材料结构内部和局部应力集中。本文采用有限元分析软件ABAQUS,应用三维HASHIN准测,对复合材料结构铺层递减的斜率和递减方式两种因素对结构性能的影响进行了分析,最后给出了设计建议。

复合材料大斜削结构压缩试验和损伤模拟研究

对复合材料斜削结构进行了压缩试验和相应的有限元模拟分析,编制了损伤子程序模拟结构内部的损伤。通过对试验数据和数值模拟结果的对比,发现数值模拟结果和试验数据吻合较好。试验和模拟结果显示,由于削层的存在,使得结构更复杂,尤其在过渡段内,各截面的性能互不相同。通过损伤模拟,预测了三种损伤形式的萌生位置和扩展方向,发现结构同时发生基体开裂损伤和纤维-基体剪切损伤,然后再发生纤维屈曲损伤。基体开裂损伤和纤维-基体剪切损伤的发生对结构的承载能力有严重影响,是灾难性的。而随后发生的纤维屈曲损伤加剧了这种影响,此时结构完全失去承载能力。

10kV导线载荷供电距离与截面的选取

介绍导线载荷极限供电距离的计算及取值原则,分析10kV导线的经济供电距离和不同截面导线传输距离的计算方法,提出几种常见导线载荷供电距离与导线截面的选取建议,为规划变电站布点和10kV导线选型提供参考。

丢层结构复合材料加筋板压缩失效机理研究

为探究受到轴向压缩载荷时丢层结构对复合材料加筋板承载能力、破坏模式及破坏位置的影响,对丢层结构与常规铺层结构两种铺层方式的帽型长桁加筋板进行轴压试验,并通过Abaqus建立了丢层结构复合材料加筋板有限元模型,采用二维Hashin准则作为复合材料失效判据,与试验结合分析了两种构型复合材料加筋板的失效过程及抗压性能。有限元模型很好地预测了结构的极限载荷、破坏模式及破坏位置,与试验结果吻合较好。结果表明:(1)采用有限元方法得到的极限载荷与实验较吻合,丢层结构与常规结构破坏载荷误差分别为1.1%与4.7%,说明本文采用的建模方法合理有效,可以为实际工程应用提供指导;(2)合理的丢层结构对长桁承载能力及破坏模式并不会产生影响,但是会影响试验件破坏的位置。

覆铜板基材在落锤冲击载荷下的实验研究

文章研究了覆铜板基材在落锤冲击载荷下产生的形变情况,这种不可恢复的形变在基材表面呈现为"十"字状的落痕,属于覆铜板基材特有。落痕的面积和长宽可以分别用软件和卡尺测量,其数据有较好的稳定性。用这两个指标来表征覆铜板基材的落锤冲击强度,并比较其与弯曲强度和层间粘合力的关系。

叠层复合材料层缩区的应力场

本文以云纹干涉法为实验手段研究层缩区的弹性应力场．通过对层缩区拉、压时的云纹干涉图的分析，得到了层缩区的应力分布规律，进而分析了层缩区的破坏机理．认为层缩区在受拉、压时的破坏机理是不同的：在受拉时，层缩区倾向于剪应力破坏；而受压时，则为裂纹破坏机理．实验结果与三角级数法得到的理论解的趋势符合较好．

基于遗传算法的复合材料层合板削层结构铺层优化

针对应力变化较大的碳纤维增强复合材料层合板,提出削层结构铺层分级优化模式。通过将结构分解为若干子铺层并对各子铺层的位置、尺寸、铺层数以及铺层顺序进行优化,得到了满足强度和可制造性要求且质量最小的结构设计方案。该模式的第1、2级优化利用参考层对各子铺层位置及尺寸进行优化,第3级优化通过引入3次样条插值参数化方法对各子铺层层数和铺层顺序进行优化。参考层的引入可减少设计变量的数量,3次样条插值参数化方法可解决以铺层角为设计变量时设计变量数目不确定的问题。利用有限元方法对结构进行力学分析计算,并依据Tsai-Wu准则确定结构强度。在第2、3级优化中利用遗传算法对优化问题进行求解。算例计算表明:削层结构铺层分级优化模式结果合理可信。与均匀铺层方法结果比较可知:削层结构可有效减少结构质量。