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。

层削法测试金属板材残余应力的计算公式

根据材料力学中矩形截面梁的挠度变形方程,推导了一种新的层削法测试矩形截面长条试样残余应力的计算公式,用此公式计算了厚度为165 mm的7050-T7451铝合金轧制板材的残余应力,将该公式计算的残余应力与现有标准公式计算的残余应力进行了比较。结果表明:当铣削层数不超过9时,采用该公式计算的残余应力与现有标准公式计算结果的相对误差不超过6%,说明该公式准确,可以用于计算金属板材残余应力。

测试残余应力的层削法在7140铝合金厚板上的应用

为满足轻量化和整体结构强度要求,航空航天结构件广泛采用大规格铝合金结构件。大规格铝合金结构件多采用铝合金厚板机加工而成,材料去除率可达80%以上。残余应力在板材厚度上的不均匀分布会引起加工变形等一系列问题。本研究采用层削法逐层去除材料,残余应力失去平衡,引起板材弯曲变形。基于应力释放产生的挠度增量、未切削部位刚度及弹性模量与残余应力的关系,获得相应层削深度的残余应力。采用该方法开展7140铝合金厚板全厚度残余应力的测试,并通过X射线法测试技术对表面残余应力进行测试校核,通过切缝翘曲法进行内部残余应力测试校核。测试结果表明,层削法残余应力测试方法能够有效表征7140铝合金厚板内部的残余应力。

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。

层削法在航空板材残余应力测试中的应用

采用层削法测试了7050-T7451高强度铝合金航空板材的残余应力,对比了不同标准测试方法的差异,研究了不同厚度板材残余应力的分布规律。结果表明:试样两端有沉孔和无沉孔对残余应力的测试结果无明显影响;在板材不同宽度位置取样测得的残余应力无显著差异;厚度为20 mm及76 mm板材纵向试样的表层为压缩应力区,次表层为拉伸应力区,心部为无应力或低应力区;厚度为165 mm板材纵向试样从表层到心部分别为拉伸应力区、压缩应力区、拉伸应力区、低拉伸应力区。

层削法在厚板内应力计算中的不确定度分析

基于实验误差和模型误差,分析厚板应力测试不确定度产生的根源,确定每一种误差源的计算准则,并对误差源提取相应的厚板实验数据,对其不确定度进行计算.在获得总的应力测试的合成标准不确定度,对测试方法的误差进行分析.计算结果表明:层削法应力测试计算不确定度小于7 MPa,具有较高的测试精度.在模型误差和实验误差的综合作用下,层削法计算模型可以保持较高的准确性.

Al/CFRP叠层结构低频振动辅助钻削工艺研究

在低频振动辅助Al/CFRP叠层结构配钻过程中,低频振动对复合材料的去除作用不明,难以同时保证Al和CFRP加工质量。针对这一问题,从理论角度对振动条件下刀具钻削过程中位置的变化规律进行了分析,并基于此讨论了低频振动对Al/CFRP叠层构件Al入口、CFRP出口和二者孔壁材料去除和加工质量的影响;进一步研究了低频振动工艺参数对加工质量的影响,搭建了包含低频振动刀柄的低频振动制孔实验平台,使用能够抑制CFRP出口损伤的刀具,进行了不同振幅下的低频振动辅助钻削实验。研究结果表明:低频振动能够有效地实现铝合金断屑,避免了长切屑对入口和铝合金孔壁的刮擦,提高了上层铝合金的加工质量;但低频振动的引入在一定程度上会增大钻削过程中的最大轴向力,同时过大的振幅会加剧中下层CFRP出口的撕裂损伤,并降低CFRP孔壁的加工质量。

尼日利亚XX油田复杂断层建模研究

通过井震结合的方式，在确定尼日利亚XX油田断层复杂的各种削截接触关系，特别是阶梯状的削截关系的基础上，借助Petrel软件的三维可视化及各种断层表现功能，通过精细调整，很好地表现了断层内部的复杂切割关系。研究过程中对所有的削截断层没有回避，得到了XX油田精确的构造模型，为后期油田开发提供准确的数据体。

复杂构造油藏精细断层建模方法与应用

在精细油藏描述过程中,处理复杂构造油藏复杂的断层交切关系一直是高精度三维构造建模的难点。针对复杂构造油藏中削截断层和大位移、弯曲断层,探讨建立断层模型的几种处理方法。针对不同地质特征油藏,选用合适的建模方法,建立南堡凹陷高尚堡油田Es_(3)^(2+3)油藏高精度的断层模型和构造模型。不仅保证断层模型的准确性,为后期精细的属性建模、数值模拟和剩余油的分布和开发方案的调整奠定坚实的地质基础,同时也为中国东部断陷盆地相同类型油藏断层模型的建立提供技术支持和方法借鉴。

南海西部油气田复杂储层建模难点与技术应用

南海西部油田油气藏类型多样,从构造建模研究角度而言,研究区北部湾盆地存在许多复杂断块油气藏和多重削截断层;从相建模研究角度来讲,涠西南凹陷河流相三角洲相储层普遍发育,岩性变化快,储层非均质性强,文昌油田群海相储层普遍发育钙质隔夹层。通过多年的地质建模研究,总结了一系列针对复杂储层的建模方法。针对复杂构造的油气藏类型,采用网格质量控制、断层阶梯化等手段,较好的解决了复杂构造建模网格质量差的问题;针对相建模方面,开展了连通概率和不确定性分析技术的研究和应用,显著改善了相模拟的精度。通过一系列行之有效的方法,提高了储层地质模型的质量和精度,满足开发生产预测的需要。

飞机复合材料C型框研究

复合材料具有密度低,比强度和比刚度高,以及裂纹扩展速率较低等特点,先进复合材料已经成为飞机的主要结构材料,在新型民用飞机中已经大量使用。对典型的复合材料C型框结构进行弯曲试验,比较了两种不同削层方案的碳纤维增强复合材料C型框结构的抗弯曲性能。试验证明了递减削层方案的抗弯曲性能要优于递增削层方案,为复合材料在飞机上的应用积累数据和经验,为飞机复合材料结构设计提供参考。

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。

积分法在铝合金厚板残余应力计算中的应用

运用积分法建立剥除层中残余应力与试样变形间的关系,通过离散的变形应变反求残余应力函数。利用层削法测试物理模型,推导和完善了残余应力解析方法,并结合不同实验手段,描述了沿厚板深度分布的残余应力曲线。结果表明:在积分法中,分别选用3次和4次多项式近似厚板淬火和预拉伸应力分布,其结果比较吻合实际;同时,由于力学测试方法的局限性,需将表层应力数据标定和对板内应力的预测相结合,以提高残余应力的测量水平。

一种基于网格图像的几何畸变修正方法

在层削照相测量装置中,由于摄像装置所处的角度以及摄像镜头差,会导致获取的图像存在非线性几何畸变。因此在对图像进行重建之前,需要对获取的图像进行几何校正。为此,论文提出了一种基于网格图像的几何校正算法,该算法运用分段插值的思想,利用分块低次插值去逼近几何畸变,达到高次插值的效果。最后的分析结果表明,利用60X60正方形网格,该算法的校正误差不超过0.1个像素,能够有效校正图像的综合畸变。

基于积分法的铝合金厚板深度残余应力分析

运用第一类线性积分形式建立剥除层残余应力与试样变形之间的关系;通过变形反求应力,还原厚板内部连续的应力变化,推导应力求解积分形式;进行层削法和裂纹柔度法测试实验,比较这2种方法的测试结果的异同。研究结果表明:运用积分法求解得到的残余应力场能较准确地反映厚板内部应力分布特点;积分中核函数决定力学方法解的特征,采用层削法所得结果反映了厚板剥除层内平均应力,采用裂纹柔度法所得结果则反映裂纹处应力的平均值,这2种方法都能较准确地反映厚板内部应力特征。

铝合金厚板残余应力测试方法有效性分析

通过分析试件应力分布的均匀性,对裂纹柔度法和层削法测试结果的有效性进行了评价。结果表明:深层应力测试方法能有效描述应力分布均匀的试件内应力的真实分布;对于应力分布均匀性差的试件,测试结果反映的是综合应力,不能有效描述内应力的真实分布,内应力分布的准确描述需要结合有限元仿真、表面测试和深层应力测试进行综合评价。

在FT—2托卡马克中在转变成改善的约束模式时SOL等离子体中的过程

对托卡马克削删层（SOL）中的过程的研究表明，周边效应对等离子体芯部的约束参数有直接影响。本文说明实验观测到的由低混杂（LH）加热氢等离子体引起的输运位垒形成。在最后闭合通量面（LCFS）附近和在SOL中的实验数据是用一个增强的可移动多电极朗缪尔探针和一种由辅助氦吹气改装的空间分辨的光谱技术获得的。边缘诊断表明，在LCFS附近径向电场和等离子体参数发生强的变化。在等离子体边缘的改变是由高LH离子加热引起的。发现，L-H转换伴随有在SOL中和在限制器阴影区域极向和径向等离子体参数分布明显的重建。

试样尺寸对淬火铝合金厚板残余应力的影响

通过测量从淬火铝合金厚板上取出的一定大小的试样以测量原始铝合金厚板的残余应力值作为一种广泛使用的方法,在层削法、裂纹柔度法、X射线衍射法和中子衍射法中均有应用。以层削法为例,针对由于采用不同尺寸的试样而对7075铝合金厚板残余应力测量结果产生的影响进行了仿真分析和实验研究。结果表明,取样的尺寸对铝合金厚板残余应力的测量结果有重要影响。当试样在长宽方向上的尺寸小于2倍的"特征距离"(等于试样的厚度)时,试样将丧失保持原铝合金厚板真实残余应力的能力,测量结果将严重偏离真实值。基于此,在任何针对淬火铝合金厚板的残余应力测量方法中,当需要使用一定大小的试样对原铝合金厚板残余应力进行测量时,都必须保证试样在长宽方向上的尺寸大于2倍的"特征距离"。