直流电弧放电法制备具有复合壳层的碳包覆铁纳米颗粒

采用直流电弧放电法制备了具有复合壳层和较好核-壳结构的碳包覆铁纳米颗粒(CEINPs)。高分辨透射电镜、能量色散X-射线及其线扫描、X-射线粉末衍射、X-射线光电子能谱的表征结果表明,CEINPs的壳层主要由最里面的非石墨层、中间的不完整石墨层和最外面的无定形碳结构组成,包含了C、Fe、O 3种元素;CEINPs的平均直径为17.4nm。热分析测量结果表明,CEINPs在空气中的稳定温度达到了260℃;产物B中的Fe含量为79.5%(质量分数),饱和磁化强度和矫顽力分别为109.3emu·g-1和167Oe。对复合壳层的形成机理进行了简单的讨论。

平纹机织可展收层合壳弹道冲击特性研究

可展收层合壳具有可变形、轻质、成形工艺简单、力学性能均匀等特点,在智能可变形结构上有潜在的应用价值。为了研究可展收层合壳的弹道冲击特性,使用一级轻气炮对三种不同材料制备的可展收层合壳进行弹道冲击试验,获得了不同速度下的冲击试验结果,分析了不同材料下可展收层合壳破坏形式的差异,并计算了相应铺层下可展收层合壳的弹道冲击试验中的总吸收能大小。对可展收层合壳侵彻试验进行了仿真模拟,并与试验结果相对比,验证了该仿真模型的准确性。使用验证后的仿真模型,分析了侵彻过程中弹丸的速度和加速度变化以及层合壳的破坏过程,计算了不同铺层层合壳的弹道极限速度。

分层回填施工过程竹缠绕复合管涵力学性能研究

为解决竹缠绕复合管涵在分层回填的施工控制问题,并研究此过程中管涵的力学性能,文中通过现场试验,监测2m埋深竹缠绕复合管涵施工过程变形与与力学响应,建立了基于连续壳复合材料叠层的有限元分析模型。数据分析表明,土压力、管底沉降均随回填高度增加线性增大,浅埋阶段,受施工扰动影响,实测值偏大;回填完成后,管涵的计算与模拟竖向变形率分别为1.32%、1.57%,均满足规范要求。建议竹缠绕复合管涵管底沉降与管涵横截面变形可作为施工质量控制指标;所建立模型能较为保守地预测管土响应,可为后续研究提供参考。

内衬泡沫复合材料层合圆柱壳隔声特性分析

基于复合材料火箭整流罩腔内噪声被动控制方法,将装载精密仪器的整流罩圆柱段等效为圆柱壳,采用仿真分析和实验测试相结合的方法探究内衬泡沫复合材料层合圆柱壳的中低频(100 Hz~1000 Hz)隔声特性。基于Virtual.Lab Acoustic声学软件建立有限元模型,并搭建实验平台,通过实验测试圆柱壳腔内响应以验证中低频下模型的正确性。仿真分析100 Hz~1000 Hz频段下内衬三聚氰胺泡沫(Melamine Foam,MF)厚度、敷设率和敷设位置等因素对复合材料层合圆柱壳隔声性能的影响规律。结果表明:在300 Hz~1000 Hz频段,随内衬泡沫厚度增加,复合材料层合圆柱壳隔声量增大;在430 Hz~1000 Hz频段,内衬泡沫敷设率在25%、50%和75%时,复合材料层合圆柱壳分别能达到17.24 dB、17.81 dB和19.05 d B的隔声效果。

复合材料层合圆柱壳的动力响应与层间应力

采用分层壳理论和厚度方向的二次插值函数推导出正交铺设层合圆柱壳的动力响应方程 ,并得出简支层合圆柱壳自由振动问题的解 .对于给定算例 ,计算出的自振频率与三维分析的结果吻合良好 ,说明所推导的二维解具有足够精度 .计算了前四阶模态对应的壳中应力 .计算结果说明 ,对于高阶模态 ,层间应力相对于面内应力的比值远高于低阶模态的对应比值 ,高的层间正应力是高阶模态导致脱层破坏的主要原因 .

复合材料层合壳受冲击破坏的实验研究

为了研究复合材料层合壳在冲击荷载作用下的破坏始因、扩展机理及破坏模式,对一组20层对称正交铺设[04/904/02]s的航空用复合材料UIN125B石墨/环氧树脂圆柱壳段进行了低速落重实验。试件按层合壳的曲率半径R不同分为4组,每组尺寸相同的试件7件,共完成28件试件在冲击荷载作用下的试验研究。观察并分析其破坏的发生和发展过程,通过热揭层对脱层损伤及其模式进行测试和测量,了解破坏的扩展机理及最后模式。讨论曲率半径不同对破坏区域的分布及破坏尺寸大小的影响。最后将实验测得的破坏域与计算模拟的结果作以比较,可以看到实测破坏模式与分析结果吻合较好,实测破坏面积略小于计算分析结果。

爆炸冲击下复合材料层合扁球壳的动力屈曲

研究计及横向剪切的复合材料层合扁球壳在爆炸冲击载荷作用下的非线性轴对称动力屈曲问题。通过在复合材料层合扁球壳非线性稳定性的基本方程中增加横向转动惯量项并引入R.H.Cole理论的爆炸冲击力,得到爆炸冲击下复合材料层合扁球壳的动力控制方程,应用Galerkin方法得到用顶点挠度表达的爆炸冲击动力响应方程,并采用Runge-Kutta方法进行数值求解,采用Budiansky-Roth准则确定冲击屈曲的临界载荷,讨论了壳体几何尺寸对复合材料层合扁球壳冲击屈曲的影响;数值算例表明,此方法是可行的。

复合材料层合壳有限元分析的预测-修正法

对于复合材料层合壳的有限元分析,本文根据Reissner-Mindlin型的全局位移场给出了一个预测-修正法。首先按照一般的有限元分析过程(没有引入剪切修正系数)计算出全局响应(如挠度,频率和屈曲载荷等)的预测值;然后利用Lagrange插值构造横向剪应力的一般形式,使得满足层间连续和表面上为零的条件,通过最小二乘法拟合三维应力平衡方程获得横向剪应力;最后在单元上计算和引入剪切修正系数,再经过有限元分析计算出全局响应的修正值。

复合材料层合壳体热弹耦合简化模型

为有效分析复合材料层合壳体单向耦合的热弹性问题,基于变分渐近方法(VAM)建立热弹性简化壳体模型。根据Hamilton扩展原理建立层合壳体三维能量方程,并利用壳体固有小参数将三维能量渐近扩展为系列二维近似能量方程。将近似能量转换为工程常用的Reissner-Mindlin形式,并推导三维场重构关系以准确重构沿厚向的三维场分布。通过热/力环境下4层复合材料层合壳体的柱形弯曲算例验证:该理论建模速度快(等效单层板模型,相比三维有限元法可减少2～3阶计算量);具有很好的非线性逼近能力(收敛于精确解)。

复合材料层合薄壁短圆柱壳动力学相似模型几何适用区间确定方法

针对旋转复合材料层合薄壁短圆柱壳结构的相似试验模型设计问题,提出一种不完全几何相似(畸变)模型的几何尺寸区间确定方法。用动力学平衡方程分析与敏感性分析相结合,建立层合薄壁短圆柱壳模型与原型间的相似关系,通过对导出的三种固有特性相似关系进行修正,得到层合圆柱壳动力学相似关系。以一种常用复合材料层合薄壁短圆柱壳为例,在深入研究使模型与原型在固有特性相似(即固有频率成比例映射关系、且振型保持一致)时,畸变模型的几何尺寸适用区间确定方法的基础上,利用数值分析方法,最终得到复合材料层合薄壁短圆柱壳模型和原型在不同阶次下,固有特性相似的畸变模型几何结构适用区间及其边界函数的确定方法。该研究结果为旋转层合薄壁短圆柱壳的动力学相似模型设计问题奠定了理论基础。

复合材料层合圆柱壳的有限元分析

本文根据ReissnerMindlin型的全局位移场(一阶和三阶),应用有限元预测—修正法,数值计算和分析了机械载荷作用下复合材料层合圆柱壳的挠度和横向剪应力。首先按照一般的有限元分析过程(没有引入剪切修正系数)计算出层合圆柱壳的挠度预测值;然后利用Lagrange插值构造横向剪应力的一般形式,使得满足层间连续和表面上为零的条件,通过最小二乘法拟合三维应力平衡方程获得横向剪应力;最后在单元上计算和引入剪切修正系数,再经过有限元分析计算出层合圆柱壳的挠度修正值。数值计算结果与三维线弹性解的比较表明,挠度修正值和横向剪应力的精度是十分满意的。

复合材料层合扁锥壳的冲击屈曲

研究了计及横向剪切的对称铺设正交异性复合材料层合扁锥壳在三角脉冲载荷作用下的非线性动力屈曲问题;通过在复合材料层合扁锥壳非线性稳定性的基本方程中增加横向转动惯量项并引入三角脉冲冲击力,得到了层合扁锥壳的冲击控制方程,采用Galerkin方法得到以顶点挠度表达的冲击响应方程,并用R unge-K u tta方法进行数值求解,应用B-R准则确定冲击屈曲的临界荷载;讨论了壳体几何参数、物理参数和边界条件对复合材料层合扁锥壳冲击屈曲的影响。

矩形脉冲作用下复合材料层合扁球壳的冲击屈曲分析

研究了计及横向剪切的复合材料层合扁球壳在矩形脉冲载荷作用下的非线性动力屈曲问题;采用Galerkin方法得到以顶点挠度表达的动力响应方程,并用Runge-Kutta方法进行数值求解,应用Budiansky-Roth准则(简称B-R准则)确定冲击屈曲的临界荷载;讨论了壳体几何尺寸和物理参数对复合材料层合扁球壳冲击屈曲的影响;数值算例表明,该方法是可行的.

双周期环加强的无限长多层复合圆柱壳体的径向位移螺旋波谱(英文)

由均匀各向同性或复合材料制成的圆柱壳体内沿周向和轴向传播的弯曲波会合成螺旋波,在壳体的声辐射问题中扮演重要角色。文章是对作者在以往关于多层复合壳体声辐射研究的扩展[5]。通过数值结果,分析了因周期加强环存在在螺旋波谱云图上的周期分布的亮点,该周期分布亮点归因于Mace和Burroughs所揭示的波数转换效应;同时讨论了因复合材料铺设角变化而引起的螺旋波谱形状在云图中的转动。

复合材料层合开顶扁球壳在集中冲击下的非线性动力屈曲

研究了具有刚性中心的复合材料层合开顶扁球壳在中心集中冲击载荷作用下的非线性动力屈曲问题。通过增加横向转动惯量项得到中心集中冲击下复合材料层合开顶扁球壳非线性稳定性的控制方程,采用Galerk in方法得到以刚性中心位移表达的冲击动力响应方程,并用Runge-Kutta方法进行数值求解,应用Bud iansky-Roth准则(简称B-R准则)确定冲击屈曲的临界荷载;讨论了壳体几何尺寸对复合材料层合开顶扁球壳冲击屈曲的影响。

复合材料层合扁球壳在集中冲击下的非线性动力屈曲

研究了复合材料层合扁球壳在中心集中冲击载荷作用下的非线性动力屈曲问题;通过在复合材料层合扁球壳非线性稳定性的基本方程中增加横向转动惯量项并引入的中心集中冲击载荷,采用Galerk in方法得到以顶点位移表达的冲击动力响应方程,并用Runge-Kutta方法进行数值求解,得到了不同载荷幅值下的位移响应曲线,应用Bud iansky-Roth准则(简称B-R准则)确定了冲击屈曲的临界荷载;讨论了壳体几何尺寸对复合材料层合扁球壳冲击屈曲的影响;数值算例表明,该方法是可行的.

多层复合壳体三维振动分析的谱-微分求积混合法

对于较厚的多层复合壳体,其振动位移沿厚度方向呈锯齿形变化且层间剪切和拉、压应力呈三维耦合状态,采用传统的等效单层理论分析已不能满足精度要求.建立不受结构厚度、铺层材料性质和铺层方式限制的三维分析方法具有重要的研究价值.本文以独立铺层为建模对象,结合广义谱方法与微分求积技术建立了一种适用一般边界条件和铺层方式的多层复合壳体三维分析新方法——谱-微分求积混合法.该方法应用三维弹性理论对独立铺层进行精确建模,有效克服了二维简化理论对横向变形以及层间应力估计不确切的缺点;引入微分求积技术对铺层进行数值离散,将三维偏微分问题转化为二维偏微分问题,降低了求解维度和难度;应用广义谱方法近似地表述离散计算面上的场变量,将获取的二维偏微分方程转化为以场变量谱展开系数为未知量的线性代数方程组,避免了对超越方程的求解.数值验证结果表明该方法收敛性好,计算精度高.

复合材料层合圆柱壳传声损失仿真分析

针对复合材料层合圆柱壳的降噪问题,采用实验测试和数值模拟相结合的方法探究复合材料圆柱壳中低频的降噪特性。基于Virtual.Lab Acoustic软件,对壳体传声损失进行数值计算,通过与实验测试数据的对比,验证了有限元模型的可靠性。数值模拟150Hz-1000Hz范围内复合材料圆柱壳铺层角度、厚度及材料参数等因素对壳体传声损失的影响规律。结果表明:铺层角度的变化对壳体传声损失影响较大;圆柱壳厚度的增加能有效提高壳体的传声损失;E1和E2的增加提高了壳体的传声损失,但在150Hz-470Hz频段对传声损失影响不大。对结果分析可得:对复合材料铺层角度和材料参数的合理设计对提高结构的传声损失具有较大的意义。

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.

考虑横向剪切变形时通过层合复合材料圆柱壳的声音传输分析模型

由于复合材料结构具有较高的强度-重量比,经常在航空航天工业中广泛使用.在空中声音传输意义上研究声音的传输损耗,通过一个无限层合复合材料圆柱壳体向航行器内部传输.壳体浸泡在外部流体介质中,内部也包含有流体,气流在外部流体介质中以常速流动.根据层合复合材料壳体的一阶剪切变形理论(FSDT),同时求得其精确解和声波方程.求得其传输损耗的数值解并与其它作者的结果进行了比较.在一定数值范围内,研究了结构特性和飞行状态,特别是Mach数、层合的次序及其偏斜角度,对传输损耗值的影响.此外,使用经典薄壳理论(CST)和一阶剪切变形理论(FSDT),比较了层合各向同性复合材料圆柱壳的传输损耗.