分层缺陷对复合材料壳体裙连接区轴向承载性能影响分析

为掌握固体发动机复合材料壳体裙连接区在复合材料界面分层缺陷状态下的承载性能,基于损伤失效分析方法研究了裙连接区不同界面、不同位置存在不同大小的复合材料分层/脱粘缺陷时的承载能力,分析了缺陷对裙连接区结构局部屈曲、裂纹扩展及损伤失效的影响规律。结果表明,复合材料层间界面存在临界缺陷尺寸,当缺陷小于临界尺寸时,结构承载能力基本不变,当缺陷大于该临界尺寸时,连接区的失效形式和极限载荷均受到较大影响;对于复合材料轴向补强层与环向缠绕层之间的初始分层缺陷而言,当缺陷位置处于裙连接区过渡层轴向位置之后时,裙连接区的承载方式无明显变化,仍受整体屈曲的控制;但缺陷位置与裙连接区过渡层轴向位置相同时,则易发生局部屈曲,对连接区承载能力影响较大。

复合材料层合圆柱壳体缓冲吸能的实验与模拟

根据复合材料层合圆柱壳体受轴向冲击作用下的动力学,通过准静态压缩实验对标准型和采用花瓣型引发方式的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)层合圆柱壳体的缓冲吸能特性进行了研究,运用ANSYS/LS-DYNA基于Chang-Chang失效准则判断的模型对落锤冲击下复合材料层合圆柱壳体的动力响应过程进行了模拟,标准型复合材料层合圆柱壳体模拟的结果与关键性实验数据能较好地吻合,其中4 ms时刻的速度、位移、加速度以及加速度峰值的误差分别为19.5%,12.0%,6.4%,14.6%.而花瓣型复合材料层合圆柱壳体在引发方式上的改进使得材料在比吸能上有所提高,而且能极大地降低初始荷载峰值并延长到达峰值所需的压溃位移长度.利用基于Chang-Chang失效准则判断的模型可准确模拟压溃过程和材料的失效现象。

复合材料圆柱壳体水下非线性屈曲数值分析

为解决水下复合材料仿真精度低的问题,采用非线性数值分析方法对复合材料圆柱壳体的水下屈曲行为进行研究。通过算例表明了非线性屈曲数值分析与试验结果的吻合性较好,验证了数学模型和计算方法的有效性。对比了铝合金、Carbon/Epoxy、Boron/Epoxy和Glass/Epoxy4种材料圆柱壳体的水下非线性屈曲行为,结果表明纤维的拉伸模量对于圆柱壳体的耐压能力有较大影响,Carbon/Epoxy是水下圆柱壳体比较理想的一种材料,最后分析了矩形、T形和L形肋骨复合材料圆柱壳体的水下非线性屈曲行为,通过分析可知,T形肋骨对于提高圆柱壳体的屈曲压力是最明显的。研究结果对于复合材料在水下的应用及研究有较大的参考价值和指导作用。

几种参数对复合材料圆柱壳体振动特性的影响

以纤维增强复合材料层合壳体结构为研究对象,采用有限元分析软件,对纤维增强复合材料壳体进行了研究,分析边界条件、纤维铺层角度、铺层数目和壳体几何参数对壳体结构振动特性的影响.通过分析发现,不同的边界条件、纤维铺层角度和铺层数目对壳体的振动特性影响很大;在自由-自由边界条件下,长径比和径厚比的变化对壳体频率影响较小;随着边界条件的变化,长径比和径厚比的变化对壳体频率的影响逐渐增大.

多孔材料夹芯的分层复合双壁面圆柱壳体中波的传播

在经典的理论框架内,对分层的复合材料壳体——多孔材料夹芯的双壁面圆柱壳体,研究自由谐和波在其中的传播.借助于一个具有同样几何特性的展开平板,评估波通过多孔夹芯层传播时大部分有效的成分.通过有效波成分的考虑,将多孔层模拟为具有等效特性的流体.因此,模型简化为一个集满流体介质的双壁面圆柱壳体.最后,评估带宽频率中结构的传播损失,并对结果加以比较.

含矩形内部分层的复合材料圆柱壳块三维问题的片条合成能量解法

根据叠加原理将含有矩形分层的复合材料圆柱壳块在横向载荷作用下的受力状态进行分解,将分层问题归结为在分层表面受附加剪切载荷作用时附加状态的分析,并据此建立了一个仅包含分层区的力学模型。通过切取纵横切片,利用含分层层合直梁与曲梁的附加位移,构造分层区附加位移模态。最后,应用最小势能原理确定位移幅值的闭合解。

压磁压电层合复合材料圆柱壳表面局部分层屈曲

基于复合材料层合壳理论,利用压磁压电纤维材料的本构关系,考虑在温度和电场、磁场作用下,推导含压磁压电材料的局部非对称分层子层壳的总势能及屈曲控制方程.分析子层屈曲时,考虑了面内横向位移.通过对不同铺层形式的计算,给出了温度、电场、磁场荷载作用下,压磁压电复合材料层壳的几何参数、物理参数对任意方向椭圆形的局部分层屈曲临界应变值的影响规律.

含分层损伤轴对称复合材料层合壳的高阶理论及有限元分析

提出一种轴对称旋转壳的高阶理论有限元分析模型，采用勒让德多项式逼近位移场沿轴对称壳体厚度方向的变化规律，对含分层损伤的轴对称层合壳体结构，构造了一种轴对称分层损伤模型，对分层区域内的弯曲刚度和横向剪切刚度作了修正． 由典型算例讨论，研究了具有相同分层损伤面积层合壳的损伤分布与位置对其变形的影响．

复合材料叠层圆柱壳的非线性动力稳定性理论

用Hamilton原理建立了复合材料叠层圆柱壳非线性动力稳定性理论的一般性基本方程 ,其中包含了非线性大挠度 ,横向剪切 ,纵向惯性力等因素· 用变分法获得基本方程的解· 分析表明 :叠层圆柱壳在动载荷下会发生参数共振而进入动力不稳定区域而导致动力失稳· 计算了几种典型复合材料圆柱壳 :即T30 0 / 52 0 8石墨环氧 ,E_玻璃环氧和ARALL圆柱壳· 结果表明 :这些因素对于各种复合材料圆柱壳的动力稳定性具有程度不同的重要影响 ,所以研究叠层圆柱壳动力稳定性时 。

复合材料层合壳体的弹性理论解

本文研究了正交铺层并可具有各向同性层的纤维增强圆柱壳体,两端为简支,承受轴对称分布载荷的层问应力问题。纤维单层可简化为正交向异性的或横观各向同性的材料,直接应用三维弹性理论求得精确解。实例计算分析了在均布压力作用下的双层与三层叠层圆柱壳体。所得结果不但可作为评价其它近似方法的参考,而且在层合结构的设计中也有较大的实用价值。

大挠度高阶剪切理论下复合材料圆柱壳的屈曲

考虑到了横向剪切的作用 ,通过应用最小势能原理和能量变分方法建立了复合材料圆柱壳的稳定性控制方程。大挠度高阶剪切理论下复合材料圆柱壳稳定性方程是一组非线性高阶常系数偏微分方程 ,包含了 4个独立的函数 ,它们分别为横向挠度 w和参考曲面的法线转角φx,φy ,以及应力函数 F。在位移场的表达式中 ,将轴向和周向位移对 z进行泰勒展开 ,并且保留了前 4项 ,在使得横向剪力满足在上下表面为零的条件下 ,选用了同一阶剪切理论相同的参数 ,即引入了参考曲面的法线转角φx,φy ,避免了引入横向剪力修正系数。此方法对于夹层复合材料板壳和各向同性板壳同样适用。采用前屈曲薄膜假设 ,假设屈曲位移函数 w,φx,φy ,通过求解广义特征值来使得系数矩阵的行列式的值为零 ,得到的最小的广义特征值就是屈曲载荷。文中通过数值计算确定了位移项的合适的数目 ,并且将屈曲载荷计算值与实验值做了对比。

纤维缠绕复合材料壳体制造工艺

美国宾夕法尼亚州立大学工程科学和力学系教授Ｈ．Ｔ．Ｈａｈｎ和其助手Ｓ．Ｊ．Ｃｌａｕｓ对制造工艺参数与缺陷的数量、缺陷的部位和几何形状的关系、缺陷对纤维缠绕圆柱壳体压缩结构响应的影响进行了研究，并根据固化后的圆柱壳体的质量对热压罐真空袋固化技术、烘箱固化技术和采用收缩带的烘箱固化技术进行了评价。

复合材料圆柱壳屈曲时缺陷敏感度的Koiter理论

本文运用柯依脱理论(Koiter'sTheory)对于复合材料圆柱壳屈曲性能的初始缺陷影响进行了一般性分析,为复合材料壳体的初始缺陷敏感度分析建立了基本控制方程;壳体的初始缺陷被设定为具有某些固定形式的或者是随机形式的,为了讨论和比较各种复合材料叠层壳体的缺陷敏感度的影响,用数值算例计算了由玻璃/环氧,硼/环氧,和炭/环氧等复合材料所组成的圆柱壳体的届曲性能。

层合圆柱壳体表层矩形分层屈曲分析

应用能量法研究了对称铺层的闭合圆柱形层合壳体的表层矩形分层屈曲特性,分析了母层壳、子层壳的几何、物理参数同分层屈曲临界应变值之间的关系,探讨了拉伸分层屈曲形成的机制及其层合圆柱壳体中面曲率对分层屈曲的影响.

充有弹性介质多层复合材料圆筒壳稳定性

本文分析了充有弹性介质的多层复合材料圆筒壳在轴压、侧压与水压作用下的稳定性。所采用的方法是用Galerkin—差分法求介改型的Donnell方程,再根据稳定准则确定临界值。若干算例已在文中列出。计算结果表明:内部介质材料性能和壳体的边界条件对临界载荷有较大影响。本文采用的分析方法和结论可供固体火箭发动机壳体设计工作者参考。

层合圆柱壳体表层局部分层屈曲及其扩展

应用能量法研究了对称铺层的闭合圆柱形层合壳体的表层局部分层屈曲问题 ;表层分层形式有三角形、椭圆和双纽线 ;分析了母层壳、子层壳的几何参数、物理参数同分层屈曲临界应变值之间的关系 ;给出了子层分层为椭圆的分层扩展的可能发生方向 .

干纱缠绕圆柱壳体的缠绕张力

分析了传统纤维缠绕圆柱壳体过程中张力的施加方法,指出了传统张力施加方法中的不足和缺陷.通过力学分析和数学推导,在一定的相关假设和适应范围下,得出了干纱缠绕中均衡缠绕张力的逐层施加公式.

基于OpenGL的干纱缠绕圆柱壳体预成型三维动态模拟

本文述叙了三维图形标准OpenGL模拟系统的基本原理,结合干纱缠绕圆柱壳体预成型技术的研究,论述了开发此计算机软件的具体算法。通过编程,实现了基于OpenGL的干纱缠绕圆柱壳体预成型的三维动态加工模拟。

圆管中紊流分层流动的理论及实验研究

随着石油和天然气混相输送技术的应用和发展 ,两相管流的理论研究越来越受到重视。为此 ,提出了圆管中两相分层流动水力特性研究的新方法———旋转坐标轴法 ,并基于此建立了新的圆管分层紊流流动模型 ,得出了速度场解析分布式。此外 ,还用设计的掺气实验装置完成了圆管分层掺气实验 ,进一步验证了笔者所得出的结论 :掺气可实现有效减阻。为油气混输技术的进一步发展提供了有力的理论支持。

棉纤维长度测试系统的开发

为使复合材料圆柱壳体预制件适应短周期快速生产、低成本、壳体厚壁成型的要求，基于缠绕区段划分原理推导出端部余弦折回曲线方程，并结合传统纺织理论，推导了余弦折回曲线模型下端部特征参数计算公式。最后基于对余弦折回曲线的分析，利用数值模拟证实余弦折回曲线在于纱缠绕圆柱壳体预成型中有利于高速加工；在缠绕厚度相对不大且需要高速缠绕加工情况下，可采用余弦曲线作为端部区段的折回曲线。