弹道冲击下钛/钢复合波纹板的界面力学研究

探究了"波平轧制"工艺制备的钛/钢复合波纹板在弹道冲击载荷下界面的失效机理,分别建立含波纹界面与平面界面的钛/钢复合板有限元模型,采用基于双线性牵引分离准则下的内聚力单元模拟复合界面,对比分析子弹侵彻2种板材后的速度及破坏界面的形态。结果表明:在同样的弹道冲击条件下,波纹复合板对子弹动能的吸收效果强于平面复合板,平面板界面的破坏比波纹板界面更严重、更不稳定,复合波纹板完整性较好。

聚四氟乙烯/橡胶复合波纹管的加工

论述了直径 170mm,长 340mm,波峰与波谷半径 2 5mm,聚四氟乙烯内衬管壁厚 1mm。

接触爆炸下波纹钢⁃混凝土板复合结构水下防爆效果评价

为探究不同波纹钢⁃混凝土板复合结构的水下抗爆防护效果,采用有限元⁃光滑粒子流体动力学耦合算法(FEM⁃SPH)建立水下多介质耦合爆炸模型;设计不同波纹钢⁃混凝土板复合结构防护方案,探究不同复合结构防护层(含3,6,9,12 mm厚波纹钢复合结构、含30°,45°,60°,75°波纹钢复合结构和含10,30,50,70 mm波高波纹钢复合结构)的水下削波吸能效果,并提出耗能分担率对复合结构进行防护效果评价。研究结果表明:混凝土板迎爆面与背爆面的模拟结果与试验结果较为吻合,验证了水下接触爆炸模拟过程;不同复合结构防护方案下,含12 mm厚波纹钢复合结构、含75°波纹钢复合结构和含70 mm波高波纹钢复合结构防护方案较无防护方案测点峰值压力最大降幅为63.2%,60%和57.9%,最大防护率分别为63.2%,60.0%和57.9%,耗能分担率为69.48%,66.26%和63.51%;最优型式(厚度为12 mm/夹角为75°/波高为70 mm)复合结构的削波吸能效果及防护效果均显著优于单一因素影响下的复合结构。研究成果可为不同波纹钢⁃混凝土板复合结构在水下抗爆防护领域的应用提供理论基础。

不同波纹钢-混凝土板复合结构水下抗爆机理及损伤等级预测

为探究不同波纹钢-混凝土板复合结构的水下抗爆机理,采用光滑粒子流体动力学与有限单元(FEM-SPH)耦合方法模拟混凝土板在水下接触爆炸下的损伤过程,并与试验结果对比,以验证数值方法的有效性;采用FEMSPH方法探究不同防护方案下墙面板毁伤过程及失效模式,揭示其水下防爆机理,并构建出墙面板损伤等级预测曲线。研究结果表明:模拟结果与试验结果较为吻合,验证了模拟方法的有效性;在含12 mm厚波纹钢的复合结构(T-12)、含75°夹角的波纹钢复合结构(A-75)和含厚70 mm波纹钢的复合结构(WH-70)三种防护方案下,墙面板的毁伤范围较未加固墙面板最大降幅分别为83.0%、81.6%和82.5%;预测曲线可以直观评估出炸药量和复合结构中波纹钢波高变化对墙面板损伤等级的影响。

波纹钢厚度对复合结构损伤特性及抗爆性能的影响

为探究不同厚度波纹钢加固混凝土板的抗爆性能,采用FEM-SPH耦合方法建立接触爆炸荷载下波纹钢-混凝土板复合结构三维精细化数值仿真模型,对比分析爆炸试验模拟结果与试验结果;探究波纹钢厚度变化对复合结构动力响应、损伤演化特征及毁伤模式的影响,揭示复合结构中冲击波的传播机理,并对复合结构毁伤预测并评价。研究结果表明,波纹钢-混凝土板复合结构中混凝土板爆坑直径的模拟结果与试验结果高度吻合;复合结构中波纹钢跨中位移、峰值应力和应变随波纹钢厚度增加而减小,而能量吸收值随波纹钢厚度增加而增大;复合结构的损伤范围随波纹钢厚度增大逐渐缩小,其破坏模式为混凝土板的爆坑和贯穿破坏;预测公式可以很好地算出混凝土板爆坑直径和深度,复合结构抗爆性能随波纹钢厚度增加而提高。研究成果可为波纹钢-混凝土板复合结构在结构抗爆防护领域的应用提供理论基础。

复合材料波纹板轴向压溃仿真及机身框段适坠性分析

飞机结构适坠性是航空安全的重要关注点之一,通过材料性能试验和复合材料波纹板准静态压溃试验,获得了T700/3234复合材料力学性能参数及波纹板压溃吸能结果;基于试验数据验证了复合材料波纹板有限元模型和材料模型的正确性;建立了机身框段有限元模型,将复合材料波纹板用作机身下部吸能结构,分析机身框段有限元模型在7m/s时的坠撞动态响应。仿真结果表明:在试验条件下,建立的复合材料波纹板模型可以准确模拟渐进失效过程;复合材料波纹板布局机身框段破坏过程较为稳定,其加速度值在人体耐受极限范围内,能够有效改善飞机结构的适坠性能。

纤维增强复合材料波纹蒙皮基体的承载能力

本文以一种可作为变体机翼蒙皮的复合材料波纹结构为对象,研究了其横向承载能力,为其结构参数优化提供理论基础。提出了一个理论分析模型,计算了试件横向的抗弯刚度及三点弯曲载荷下的挠曲线,并计算了同等材料厚度、宽度的平板结构的抗弯刚度,比较发现,波纹结构在纵向有远大于平板结构的承载能力。模仿蒙皮实际受载情况,计算了均布载荷作用下波纹试件弯曲的挠曲线方程。制作了波纹基体承载试件及平板试件,用三点弯曲法对两种试件进行了弯曲测试,测试结果表明,在弯曲的弹性变形段内,理论计算值与测试值基本吻合,误差小于10%,证明了理论分析模型的正确性。

直升机复合材料波纹梁吸能特性试验研究与仿真分析

对直升机复合材料波纹梁以6.45m/s碰撞刚性地面的吸能特性进行试验研究和仿真计算。复合材料波纹梁的破坏模式采用CRASURV方程描述。仿真分析预测结果与试验结果相吻合。

泡沫波纹复合夹心梁等效弹性常数的推导及其振动特性研究

基于材料力学中材料的连续性、小变形等基本假设,在符合变形协调方程的条件下,设结构由面板承受弯扭,泡沫芯体承受剪切,推导出了泡沫波纹复合夹心梁芯体的等效弹性常数,并且建立了有限元二维等效模型和三维实体模型;通过对泡沫波纹复合夹心梁的模态进行实验研究和数值计算,对比分析了实验数据和计算结果,从而验证了所推导的等效弹性常数的正确性。此外,进一步研究了泡沫波纹复合夹心梁的几何参数对其固有振动特性的影响,结果表明:随着面板厚度增加,结构的固有频率升高;随着波纹肋板厚度、泡沫芯体密度或胞元数的增加,结构的固有频率降低。

基于FBG非均匀反射谱特性的波纹型复合材料蒙皮渐进损伤监测

提出利用布拉格光纤光栅(FBG)非均匀反射谱监测复合材料结构渐进损伤的方法。对波纹型复合材料蒙皮样件进行有限元分析,预测蒙皮在拉伸载荷下失效过程和对应临界失效载荷大小,据此重构FBG传感器的非均匀反射谱,获得铺层失效与传感器反射谱的对应关系,并为实验光谱记录提供参考。构建一种基于FBG非均匀反射谱监测波纹型复合材料蒙皮渐进损伤的监测系统,进行拉伸实验,实验结果表明系统实测光谱与重构的反射谱趋势相同,对应失效载荷与预测值最大误差为8.6%,证明了采用FBG传感器监测波纹型复合材料蒙皮渐进损伤的可行性。该方法通过实时监测预测失效范围内FBG非均匀反射谱的变化,简单易行,测量及传导光路实现全光纤化,无需破坏试件结构,即可实现对波纹型复合材料蒙皮渐进损伤程度及铺层失效次序精确、迅速的在线监测,研究结果为智能蒙皮动态监测领域提供新的思路和实验参考。

复合材料波纹板准静态轴压性能试验及数值模拟

以[+45/-45]_(4s)和[0/+45/-45/0]_(2s)碳纤维增强复合材料波纹板为研究对象,通过准静态轴压试验获得其失效形貌及载荷-位移曲线;通过CT扫描分析其破坏机理,基于吸能特性评价指标进一步研究其吸能特性。针对[0/+45/-45/0]_(2s)波纹板,建立考虑层间模型的多层壳模型进行轴压仿真,通过对比失效形貌、载荷-位移曲线及吸能特性评价指标来验证有限元模型。试验结果表明:[+45/-45]_(4s)波纹板出现整体失稳现象,材料利用率较低导致其吸能特性较差,且试验获得的比吸能的离散系数大于15%,试验重复性较差。[0/+45/-45/0]_(2s)波纹板为典型的层束张开失效模式,材料利用率较高导致其吸能特性较好,吸能特性评价指标的离散系数均小于15%,具有良好的轴压稳定性与可重复性。在±45°纤维铺层中增加0°纤维铺层,可改变其轴压失效模式,并显著提升其轴压吸能特性。仿真结果表明:多层壳模型能较好地复现[0/+45/-45/0]_(2s)波纹板轴压过程及层束张开失效模式;同时仿真获得的比吸能比试验均值高2.27%,能较好地复现[0/+45/-45/0]_(2s)波纹板轴压吸能特性,从而验证了多层壳模型。

浅谈波纹复合织物的生产

前几年,复合织物方兴未艾,产品畅销.近年市场上出现了一种新的复合织物,其正面呈现波纹状,豪放、粗犷,反面平滑细腻,穿着舒适,总之它的外观比以前的织物更具有美感.

双面波纹针织物花型设计

以11.1 tex(100 D)Coolmax涤纶异型纤维为原料,设计织制了双面素色横向、纵向波纹织物,双面色织横向、纵向波纹织物,以及复合波纹织物,给出织物编织工艺,包括设备参数、织针排列、三角排列、穿纱方式等。所设计的双面横向与纵向波纹织物新颖别致,具有纵向或横向歪斜效应(曲折效应),是制作高档T恤衫、时装的理想面料;而复合波纹织物正面呈现直条外观,凹凸感极强,呈现蛇皮网眼效应。

新型复合板舷侧结构与冰碰撞数值研究

采用新型波纹板核聚氨酯复合板替代传统的舷侧外板,提高舷侧结构的抗冰能力。并通过ANSYS/LS-DYNA仿真模拟冰与舷侧的碰撞作用,考虑应变率影响,冰材料采用应变率相关塑性模型。比较分析原结构和新结构在冰体碰撞作用下的结构变形损伤、碰撞力和能量吸收情况。

准静态轴向和侧向挤压下对径向波纹管的分析

介绍了波纹几何形状对破坏性能、能量吸收、失效机理和玻璃纤维方格布/环氧复合材料管失效模式的影响。对承受轴向和侧向压力的3个具有不同几何形状的复合材料管进行试验研究。同时对相同受力条件下的径向波纹复合管、圆柱型复合管、圆柱管环绕的波纹管进行试验,以了解波纹几何形状的影响。结果表明,轴向挤压中波纹几何形状会显著影响管的承载能力。然而,侧向挤压中并没有发现波纹几何形状的影响。试验中绘制了荷载-位移曲线,因此可以对各种不同几何形状的构件进行清晰的对比。研究同时发现,径向波纹可以稳定并有效地吸收能量。

不同压下量对波纹辊轧制铜/铝复合板微观组织及力学性能的影响

波纹辊冷轧粘合(CCRB)作为一种新型轧制工艺,在金属复合板的制备过程中受到广泛关注,但不同压下量下波纹复合板的力学性能及界面的微观形貌尚不明确。采用数值模拟和实验方法,研究了在55%、60%、65%和70%压下量下制备铜/铝波纹复合板的情况。通过ABAQUS有限元模拟仿真软件建立三维模型,模拟了轧制过程中的应力和应变曲线。通过扫描电子显微镜、电子背散射衍射、X射线能谱仪等方法研究了波纹复合板界面形貌。结果表明,复合板的极限抗拉伸强度和剪切强度在65%压下量下达到最大值,分别为221.08和79 MPa,在55%压下量下达到最小值,分别为169.34和45 MPa。在65%和70%压下量下,由于剧烈的塑性变形作用,复合板形成拉长的晶粒和细小的等轴晶。但70%压下量下,由于轧制力过大,基体金属产生微裂纹,导致拉伸性能下降,这与力学实验结果一致。

Cu/Al层厚比对波纹辊轧制Cu/Al复合板变形行为和结合性能的影响

本工作通过抗剪切强度测试、剪切断面显微观察和有限元仿真等手段对不同Cu/Al层厚比下波纹辊轧制(CRB)Cu/Al复合板的金属的变形行为和界面结合性能进行了研究。结果发现,CRB过程中界面处形成了局部强正应力和多个“搓轧区”,促进了复合板的塑性变形和界面结合。增大Cu/Al层厚比可提升Cu层的变形率和波谷界面处的正应力,有利于降低Cu/Al复合板的翘曲程度,并增强界面的整体结合性能。当层厚比从2:10增加到2:4时,界面抗剪切强度从40.39MPa上升到47.24 MPa,但界面抗剪切强度的波动逐渐增大。

管道用膨胀节焊接缺陷分析及工艺方案改进

在膨胀节生产前的焊接试验中,发现304和Inconel625多层异种钢复合波纹管与A516 Gr.60接管焊接时易出现裂纹和未熔合缺陷。为了避免该类缺陷的产生,文中通过对原有工艺和过程数据进行分析和研究,找出了缺陷产生的主要原因。依据分析结果对原有工艺进行了优化和改进,焊接工艺评定和生产验证表明:采用新工艺获得的焊接接头可以满足产品的使用要求,有效解决了焊接缺陷问题。该工艺对于奥氏体和耐蚀合金多层异种钢复合波纹管与碳钢焊接具有一定的借鉴意义。

复合材料双向波纹夹层结构力学性能

为改进传统单向波纹夹层结构横向力学性能较差的缺点,设计了一种新型复合材料双向波纹夹层结构。考虑复合材料双向夹层结构制备困难,研究了整套真空辅助成型工艺(VARI)工艺制备方案,实现双向波纹夹层结构的高效制备,以满足工程应用的需要。对制备出的复合材料双向波纹夹层结构与单向波纹夹层结构分别进行面外压缩、弯曲和剪切实验,分析了双向波纹夹层结构在不同载荷下的破坏模式及其失效机制,计算了该结构在不同荷载条件下的强度和模量,并将其与单向波纹夹层结构进行对比分析。结果表明,在压缩荷载作用下,玻璃纤维/环氧树脂芯子为主要承载部分,结构的失效主要体现在芯子的屈曲、断裂和分层;在弯曲荷载的作用下,由于纤维的抗压强度远小于抗拉强度,所以压头下方的上面板最先达到破坏荷载,结构的弯曲失效形式主要为上面板的断裂和脱粘;结构的剪切失效主要以泡沫与面板的脱粘和压溃为主,芯子和面板未见明显的破坏现象;与单向波纹夹层结构相比,双向波纹夹层结构力学性能显著提升。

复合材料波纹夹芯板成型工艺及其端部连接性能研究

提出了适合于端部连接的复合材料波纹夹芯板一体成型工艺;利用提出的复合材料波纹夹芯板成型工艺制作了一系列的波纹夹芯板;复合材料波纹夹芯板的端部连接方式采用螺栓连接,考察了复合材料波纹夹芯板的成型工艺的可靠性,并通过改变螺栓连接的参数,得到了不同连接参数对复合材料波纹夹芯板极限承载力和连接刚度的影响,并分析了原因和机理。