复合材料轴结构力学性能预测及铺层方案设计

针对连续纤维增强金属基复合材料轴结构力学性能预测问题,考虑纤维呈四边形和六角形两种周期性排列方式,基于细观力学有限元方法,建立六种代表体积元(RVE)模型,计算该材料的宏观力学性能参数,并与已有的三种细观力学模型计算结果进行对比分析。在此基础上,以低压涡轮轴为研究对象,将选定的RVE模型预测所得的宏观力学性能参数应用于该纤维增强复合材料轴结构的铺层方案设计中,利用数值模拟方法计算该轴结构在给定弯矩、扭矩作用下的变形量和应力,并分析铺层角度、厚度及铺层顺序对轴结构抗弯、抗扭性能的影响规律。研究发现纤维按某种特定的铺层角度组合铺设,可有效提高轴结构的抗弯、抗扭性能,通过计算分析提出了铺层设计方案。

铺层结构对PP/GMT片材孔隙含量和力学性能的影响

针对 PP/GMT材料 ,研究了铺层结构对片材孔隙含量和力学性能的影响。铺层结构的变化 ,可使弯曲性能和拉伸性能分别提高 2 5 %和 13%左右 ,而其抗冲击性能约下降 2 0 %。因而 ,改变铺层结构 ,可以调控材料的某些性能指标 。

复合材料船舶帽型加筋结构静力分析

分析不同截面形状和不同铺层方案对复合材料帽型加筋结构最大位移的影响。分别采用Beam188,Beam189,Shell99单元模拟矩形截面帽型加筋梁结构,结果显示建立整船模型时可以采用梁单元代替壳单元模拟复合材料帽型加筋梁的方法来简化建模。同时还研究不同铺层、不同铺设角、不同截面形状对帽型骨材每一层等效应力的影响,为复合材料船舶帽型加筋结构的计算和设计提供参考。

碳纤维复合材料传动轴承扭性能优化设计

利用数值模拟分析的方法研究了铺层角度、厚度、顺序以及对称性对碳纤维复合材料传动轴抗扭性能的影响规律。研究发现结构抗扭截面系数在单向铺层方向为接近0°、45°及接近90°时较高,且随着铺层厚度增加而增大 扭转刚度则在40°～70°较好。在接近0°和接近90°铺层间铺设45°铺层能提高零件抗扭性能 与反对称铺层方案相比对称铺层方案更有利于零件承受扭矩。将优化铺层方案应用在某型号风机传动轴的设计中,试验证明能够满足使用要求并达到节约原材料的目的。