胶接修理后边缘闭合蜂窝夹芯板的侧压性能

为研究工艺因素对含损伤边缘闭合复合材料蜂窝夹芯板胶接修理效果的影响,使用不同工艺参数对含单侧蒙皮损伤和穿透损伤的蜂窝夹芯板进行胶接修理,并对修理后结构的侧压性能进行了试验研究.使用k样本AndersonDarling检验方法对试验结果进行分析,以比较固化温度及固化设备等工艺因素对修理后试件侧压性能的影响.结果表明:两种修理方法均可以有效地恢复试件的侧压强度,所有试件的压缩强度恢复率均达到无损伤板的90%以上;使用中温固化材料完成修理会明显降低结构的侧压性能,同时使用热压罐完成固化可以提升修理后试件的侧压强度,但提升程度十分有限;另外修理时要尽量避免非对称结构对承载能力造成的不利影响.

脱粘对平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧压性能的影响

为研究脱粘对平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧压性能的影响,采用ABAQUS/Explicit有限元分析平台,结合VUMAT子程序,建立基于渐进损伤失效理论的有限元分析模型。开展无损伤和三种不同直径脱粘的平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧压性能试验,并将结果与有限元分析结果进行对照。研究表明:试验与有限元仿真得到的失效载荷和破坏模式吻合很好,验证了所建立有限元模型的正确性;无损伤和含不同直径脱粘的平纹编织面板蜂窝夹芯结构在侧压作用下的破坏模式均为面板屈曲、压缩断裂以及蜂窝芯子的压缩破坏;脱粘对平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧压承载能力的影响较小,面板是侧向压缩的主要受力部分;随着脱粘直径增大,载荷位移曲线波动更剧烈且波动频次更高;胶层损伤主要发生在临近脱粘的较小区域,对结构整体性能影响很小;面板的损伤从自由边沿垂直于承载力的方向扩展,直至断裂。

玻璃纤维/环氧树脂基夹芯材料侧压性能数值模拟

为分析材料在侧压载荷下的失效机制及破坏模式,采用有限元软件ANSYS,建立了材料的细观结构模型,并进行侧压性能的数值模拟,探讨了材料在3 mm侧压位移载荷作用下复合材料、纤维和树脂基体的应力、应变分布情况。结果表明:玻璃纤维/环氧树脂基夹芯材料在侧压载荷作用下,从宏观角度分析发现,上下面板应力最大,最易发生压缩破坏;芯材应力最小,最不易被破坏;2排芯材间的面板最易发生失稳破坏,这是导致材料失效的最主要原因。从微观角度分析发现,纤维起主要承载作用,树脂起次要作用,当侧压位移载荷达到3 mm时,材料的破坏模式主要为树脂破裂、纤维与树脂严重脱黏等。

平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧压性能研究

为研究平纹编织面板蜂窝夹芯结构的侧向压缩性能,将蜂窝夹芯结构失效分为面板失效、蜂窝芯失效和胶层失效,基于渐进损伤分析方法建立蜂窝夹芯结构侧向压缩的损伤分析模型,对平纹编织面板蜂窝夹芯结构进行侧向压缩失效预测,与侧压性能试验结果相比,破坏强度非常吻合。结果表明,建立的侧向压缩损伤分析模型能够模拟平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧向压缩的损伤起始、损伤扩展和最终破坏,并最终预测其侧压破坏强度。

整体中空夹层复合材料侧压性能的研究

文章设计了以平纹组织和经重平组织为面板的整体中空夹层复合材料预制件,研究面板结构对整体中空夹层复合材料侧压性能的影响。研究表明:以平纹组织为面板的整体中空夹层复合材料无论是夹层结构侧压性能还是面板的侧压性能均优于以经重平组织为面板的整体中空夹层复合材料。

三维机织复合材料侧压性能有限元分析

使用Pro/E 5.0构建出一种三维角联锁机织复合材料细观结构模型,利用ANSYS分析侧压载荷下复合材料中纤维与树脂应力应变分布情况,预测复合材料在侧压载荷下的力学行为,并对比复合材料侧压性能。结果表明:复合材料侧压性能表现出各向异性,纬向侧压性能好于经向;复合材料中纤维承载更多的载荷作用,树脂发生更大的变形;轴向平行于侧压方向的纤维承受更大的载荷作用,轴向垂直于侧压方向的纤维承受较小的载荷作用。

三维中空夹芯复合材料侧压性能的有限元分析

本文利用有限元软件ANSYS,建立三维中空夹芯复合材料的结构模型,进行侧压性能研究。利用该模型,探讨了材料在1mm侧压位移载荷作用下复合材料中纤维、树脂和材料本身的应力、应变分布。结果表明,三维中空夹芯复合材料在侧压载荷作用下,上下面板中经、纬纱线交织处应力最大,最容易发生侧压破坏;芯材应力最小,不容易发生侧压破坏;复合材料在承受侧压载荷作用时,纤维起主要承载作用,树脂起次要作用;材料的破坏模式主要为树脂破裂。

整体中空夹层复合材料侧压性能研究

引入“双菱形”芯材结构,建立侧压方向全尺寸模型进行有限元分析,并通过试验验证了整体中空夹层材料的侧压性能仿真模型的有效性。研究表明:侧压工况下整体中空夹层复合材料的失效表现为反对称失稳,其侧压抗失稳能力主要与芯材抗剪性能有关,且经向侧压失稳载荷高于纬向。

不锈钢芯板结构侧压性能试验研究

通过对不锈钢芯板夹层结构的侧压性能的试验研究和理论分析,着重讨论面板厚度、芯管厚度及间距对不锈钢芯板结构侧压性能的影响。研究表明:按照不同参数设计的试件主要存在局部皱折失稳、整体屈曲失稳、局部屈曲失稳三种破坏形式,并分别与芯管纵向间距、芯层剪切模量、芯层平压模量有关。发生前两种破坏时;试件极限位移和面板极限应力小,延性差;而发生局部屈曲失稳时,试件极限位移和面板极限应力大、延性好。为避免结构侧压时发生局部皱折失稳和整体屈曲失稳,在设计中宜通过缩小芯管的纵向间距以增加芯层剪切模量。

三维机织间隔织物复合板材结构对其低速冲击性能的影响

采用工业涤纶长丝为原料织造了三维机织间隔织物和普通平纹织物,经过泡沫填充、树脂复合等处理,制成了中空结构复合板材、间隔织物结构复合板材和层合结构复合板材。对这三种不同结构复合板材的冲击性能和冲击后侧压性能进行测试,并计算侧压强度损失率。结果表明:接结纱的应用可以有效地抑制冲击产生的能量释放,聚氨酯泡沫能减少冲击破坏,所以聚氨酯泡沫填充的间隔织物复合板材具有较好的整体性能和抗冲击性能。

组织结构对三维整体中空复合材料压缩性能的影响

为了研究整体中空复合材料的压缩性能,制作了满足要求的测试件。选取不同面板组织的整体中空复合材料进行侧压性能对比实验,对不同芯材结构的整体中空复合材料进行平压性能对比实验。借助ORIGIN软件对上述几类材料的压缩特性进行分析,研究了组织结构对材料压缩性能的影响。结果表明:面板组织为平纹的整体中空复合材料的压缩性能比经重平结构材料好;芯材结构为"细长X型"的整体中空复合材料压缩性能比"扁平X型"结构材料好。

间隔织物增强复合板材低速冲击性能研究

探讨间隔织物接结纱分布密度对所制得增强复合板材低速冲击性能的影响。以高强低伸工业涤纶长丝为原料,设计织造了三种接结纱分布密度不同的间隔织物,并制成间隔织物增强复合板材,测试了复合板材的低速冲击性能和冲击前后的侧压性能。结果表明:在一定范围内,间隔织物的接结纱分布密度越大,复合板材的芯柱分布越密集,板材的冲击损伤越小,抗冲击性能越好;板材受冲击后,侧压强度损失率越小。认为:在一定范围内提高间隔织物接结纱分布密度,有利于提高所制得复合板材的抗冲击性能。

三维整体中空复合材料的力学性能研究进展

三维整体中空复合材料是一种新型的夹芯结构材料,是将芯材和上下面板交织连接在一起,芯材和面板构成一个整体。三维整体中空复合材料的面板与芯材为一体结构且一次固化成型,因此具有优异的抗分层、抗冲击、高损伤容限等性能。研究三维整体中空复合材料的力学性能对其结构设计与应用具有重要的指导意义。详细介绍了三维整体中空复合材料的平压性能、侧压性能、剪切性能、弯曲性能等力学性能的研究进展,提出目前研究存在的问题,以期为以后的发展提供研究方向。

冲击位置对三明治型复合板材冲击性能的影响分析

釆用高强低伸工业涤纶为原料,加工织造了机织间隔织物,对间隔织物空间进行泡沫填充,面层与树脂进行复合,制成了三明治型复合材料板材。测试了冲击位置不同时复合板材耐冲击性能和冲击前后板材的侧压性能,分析了冲击位置对三明治型复合板材耐冲击性能的影响。结果表明,相同冲击能量作用下,冲击位置不同时,复合板材的表观破坏和冲击后侧压性能均有差异。在间隔织物规格相同的情况下,冲击位置在接结点处的板材表观冲击损伤大,但冲击发生在接结点处的板材受冲击后,所能承受的侧压载荷相对较大。

智能安全帽侧压试验机的研制及应用

智能安全帽侧压性能试验机采用电脑程序控制、伺服控制等技术,使安全帽侧压性能测试实现自动化操作,完全克服了人为因素对测试数据的影响,且读数直观,无需计算,操作便捷,在国内外同类设备中尚居首类。

三种构型的铝合金蜂窝板抗压性能研究

受到独角仙的前翅中同时含有小柱和气囊壁结构的启发,对传统铝合金蜂窝板进行了改进,在铝合金蜂窝板芯板的蜂窝壁端部设置了小柱结构,即壁端柱甲虫板。因为独角仙前翅中有约10%的小柱分布在蜂窝壁的中间,故增加了小柱设置在蜂窝壁中部的壁中柱甲虫板。以三种板为研究对象,开展试验和有限元分析。为完全模拟一体化成型蜂窝板的性能和考虑到3D打印技术无法打印铝合金材料,故试验用树脂作为材料,采用3D打印技术制作一体化蜂窝板试件进行试验,用于验证计算机模拟的准确性。试验首先运用树脂材料通过3D打印技术制作3种不同构型的蜂窝板,分别为传统蜂窝板、壁中柱甲虫板和壁端柱甲虫板,对其开展侧压试验。通过试验数据可以看出,壁端柱甲虫板较传统蜂窝板侧压极限承载力由27.9 kN提升至34.7 kN;壁中柱甲虫板较传统蜂窝板侧压极限承载力由27.9 kN提升至31.9 kN。由此可见,壁端柱甲虫板的侧压性能较蜂窝板和壁中柱甲虫板更好。其次建立了有限元模型与试验数据对比验证,因3D打印工艺留下的小孔影响使得试件的破坏形态与有限元模型的应力分布略有差异,但板件上下边缘中心的低应力区与试验相同。由有限元模拟值与试验数值对比可以看出,模拟结果与试验结果平均误差仅3.366%,由此验证了有限元模型的有效性。再次建立基于铝合金材性的三类蜂窝板有限元模型,开展侧压有限元分析,结果显示,壁端柱甲虫板相较于传统蜂窝板在屈服承载力和极限承载力方面提升分别为2.6%和4.7%。最后分别对影响甲虫板侧压性能的柱的半径r与六边形蜂窝芯的边长L的比值α、甲虫板芯层的厚度h_(1)、上下面板的厚度h_(2),甲虫板芯层蜂窝壁的厚度d这四种因素建立模型进行对比分析。分析结果显示:径长比由0.3125增加至0.5时,屈服承载力和极限承载力分别增加了5.3%和6%;甲虫板芯层壁厚由1 mm增加到1.4 mm时,屈服承载力和极限承载力分别增加了3.3%和6.5%;甲虫板芯层厚度由6 mm增加到12 mm时,屈服承载力和极限承载力分别增加了2.2%和5.1%;甲虫板面层厚度由1 mm增加到2.5 mm时,屈服承载力和极限承载力分别增加了244%和236%。可见甲虫板面板厚度对侧压性能具有显著影响。