基于逐渐损伤理论的复合材料飞轮转子渐进失效分析

基于三维逐渐损伤理论,采用刚度衰减模型来预测三维复合材料飞轮转子的渐进失效特性,并与已有参考文献进行比对,验证模型的正确性。模型考虑的失效形式主要包括四种:纤维断裂,基体开裂,分层和基纤剪切失效。采用有限元法中的牛顿-拉普森非线性迭代算法进行三维渐进失效分析,分析不同缠绕预应力下飞轮的失效过程,并进行对比分析。计算结果表明,转子的失效首先发生在飞轮的中部,单元发生基体开裂失效,随着转速的提高,单元发生纤维断裂,导致飞轮在外径处发生爆破失效。缠绕过程中对纤维束施加预应力能提高飞轮的初始失效转速。在整个损伤过程中没有出现单元分层失效和剪切失效。

连接结构的孔边强化层对复合材料含孔板失效过程的影响

在实际工程中,复合材料开口孔周围应力集中现象十分严重,使孔边极易发生破坏,且破坏形式多种多样。为提高含孔复合材料板的结构强度,可在孔边铺设一层一定厚度的材料,用来强化含孔板的承载能力。以三维逐渐损伤理论为基础,采用商用软件ANSYS的二次开发语言,建立对复合材料含孔板进行孔边结构强化的模型,在拉伸载荷下对具有强化结构的含孔复合材料板进行数值失效模拟计算,并与已有文献结果进行比较,验证了本模型的正确性。同时,分析各铺层的失效形式特点,以及不同强化层厚度对各铺层失效过程的影响,得到不同厚度的强化层下,层合板的初始失效载荷、最终失效载荷及整个失效过程,为复合材料含孔板强化结构的研究提供一定参考。

胶结修补对复合材料层合板各铺层失效形式的影响

复合材料由于重量轻、强度高等诸多优点使得其应用非常广泛,然而不可避免地也会在使用过程中出现损伤。受损结构的修补问题,成为日前急待解决的技术问题。在工程实际应用中,对受损复合材料层合板的常见处理方法就是在受损处用胶粘上一补片,用以弥补受损结构的不连续性。采用ANSYS参数化编程语言,以三维逐渐损伤理论为依据,考虑多种失效形式,按已有文献建立相应模型,并通过对比验证模型程序及算法的正确性。分别建立半穿透型及穿透型受损复合材料层合板受损修补模型,在拉伸载荷下对模型进行多参数计算,分别模拟受损不补与胶结修补模型的整个失效过程,取出其中最典型的三组数据进行对比。针对不同大小补片进行计算,得出胶结修补对复合材料层合板各铺层失效形式的具体影响。

不同冲击能量对层合板损伤及剩余强度的影响

基于三维逐渐损伤理论和全程分析方法,对复合材料层合板在冲击载荷及冲击后静载荷下的损伤过程进行分析,重点研究不同冲击能量对两种不同铺层参数、不同几何尺寸的T300/BMP-316复合材料层合板的损伤产生与扩展过程以及剩余强度的影响规律.结果表明：复合材料层合板存在可使其剩余强度急剧下降的冲击能门槛值.对于T300/BMP-316复合材料层合板而言,其冲击能量的门槛值介于5.0～5.5J之间;在冲击过程中,冲头下落速度具有一定的波动性,且不同铺层参数将影响冲击后复合材料层合板表面的凹痕深度.