片状正交异性压电复合材料的研究

研究了具有压电正交异性特征的片状压电复合材料及其正交异性压电传感元件、驱动元件的构造机理、性能。正交异性压电复合材料在相互垂直的两主方向上呈现出明显的压电特性差异.作为传感元件它能够有效地分解构件中的应力、应变分量,对特定方向上的应力波反应灵敏。作为驱动片,片状正交异性压电复合材料在相互垂直的两主方向表现出相反的变形,该特性符合一般工程材料的变形规律。片状正交异性压电复合材料所具有的上迷优越特性可使得它们在自诊断、自适应智能结构中发挥更加重要和广泛的作用。

基于FEM的正交异性压电复合材料传感研究

通过建立被测构件与压电正交异性复合材料(OrthotropicPiezoelectricCompositeMaterials,OPCM)传感元件的三维有限元(FiniteElementModel,FEM)模型研究OPCM的动态传感特性.采用对被测构件施加冲击载荷的方法获得传感元件输出的电压时域信号,并进行傅立叶变换分析,计算和实验结果都表明OPCM传感元件对同平面内相互正交的应力波具有不同的频响特性,且两者之间有较好的吻合性.

受弯正交异性复合材料板的裂纹尖端场

本文对受对称弯曲载荷作用的线弹性正交异性复合材料板的裂纹尖端场进行了有关的力学分析·采用复变函数方法推出了裂纹尖端附近的弯矩、扭矩、应力、应变和位移的计算公式·

正交各向异性复合材料孔板性能参数识别测点的最优布置

基于静态位移的测量和边界元分析,性能参数识别的问题转化为极小化目标函数的问题,其中目标函数定义为测量位移与边界元计算的位移之差的平方和。求解此优化问题采用Levenberg-Marquardt算法。通过该算法适定性的分析,提出了考虑诸多因素综合影响的优化测点布置的方法。该方法的有效性得到了数值算例的验证,算例结果表明测点布置对正交各向异性复合材料孔板性能参数识别的结果有较大的影响。提出的方法可以找出测点的最优布置,得到令人满意的识别结果。

线弹性正交异性复合材料板Ⅰ、Ⅱ型裂纹尖端的J积分

本文借助于复变函数方法,通过将J积分化为复形式,首先证明了线弹性正交异性复合材料板Ⅰ、Ⅱ型裂纹尖端附近的J积分的路径无关性,继而推出了该J积分在Δ<0和Δ>0两种情况下的计算公式.这对于将J积分应用于复合材料平面断裂的理论研究和实验校核中去,具有一定的参考价值.

纤维增强正交各向异性复合材料层合板的湿热屈曲

依据复合材料细观力学研究了纤维增强正交各向异性复合材料层合板的力学性能与温度和湿度的关系,在宏-细观力学模型框架下建立了考虑湿热效应的屈曲控制方程,分析了温度和湿度对复合材料层合板在面内压缩载荷下屈曲行为的影响,并讨论了不同边界条件对屈曲载荷的影响.

具有夹层的正交异性复合材料圆锥壳体的非线性轴对称屈曲分析

研究均布载荷作用下边缘可移夹支具有正交异性复合材料表层和软夹心的夹层圆锥壳非线性轴对称屈曲问题.利用变分原理导出具有正交各向异性表层夹层圆锥壳在均匀外压作用下的非线性轴对称屈曲问题的基本方程,采用修正迭代法[8]求得了可移夹支边界条件下壳体临界屈曲载荷的解析表达式,对几种典型的纤维增强复合材料表层夹层圆锥壳给出了数值结果和图表,讨论了几何参数和物理参数对临界屈曲载荷的影响。

正交各向异性复合材料结构的材料参数识别的研究进展

融合实验测量技术、数值计算方法和优化技术的参数识别方法是获取正交各向异性复合材料结构的材料参数的有效途径。本文对国内外正交各向异性复合材料结构的材料参数识别的研究成果进行了较系统的总结分析,并展望了今后的发展趋势。

正交各向异性C/SiC复合材料板的模态密度辨识

为研究C/SiC复合材料的模态密度获取方法并提高其模态密度辨识精度,以正交各向异性C/SiC复合材料板作为研究对象,在薄板理论基础上推导了正交各向异性复合材料板的模态密度理论计算公式;同时,基于点导纳法对正交各向异性C/SiC复合材料板开展了模态密度试验测试研究,并分析了附加质量对试验测试结果的影响.结果表明,对于给定的正交各向异性C/SiC复合材料板,其模态密度理论计算结果是一个定值;附加质量在中高频段对于C/SiC复合材料板模态密度测试结果影响较大;理论计算值与经过附加质量修正后的试验测试结果在中高频段吻合较好;理论解析计算及试验测试方法在进行C/SiC复合材料板模态密度辨识时具有较高的精确度.

正交各向异性易碎复合材料层合板的设计与试验研究

提出一种新型正交各向异性易碎复合材料结构,利用单向连续纤维板具有纵向拉伸强度高而横向易于被撕裂的特点,在制备好的单向板上垂直于纤维方向预制刻槽,然后将单向板正交复合而制备成正交各向异性易碎复合材料层合板,并对这种层合板作了承压试验与冲击试验。结果表明,所设计并制备的正交各向异性易碎复合材料层合板试样可承受一定的均布载荷,而在反向受到冲击力时,试样迅速沿着预制刻槽开裂,满足触发碎裂的设计要求。

光纤缠绕用正交各向异性碳纤维复合材料线轴的研究

本文以四官能团氨基环氧树脂为基体,碳纤维T700为增强材料,缠绕制备了光纤缠绕用正交各向异性碳纤维复合材料线轴。结果表明:正交各向异性碳纤维复合材料线轴的径向热膨胀系数为0.4×10-6/℃,轴向热膨胀系数主要取决于树脂基体,灌注层越厚,线轴的热膨胀系数越大。

正交异性复合材料板复合型裂纹尖端的J积分

本文采用复变函数方法和微积分理论两种途径探讨线弹性正交异性复合材料板复合型裂纹尖端的J积分,得到了该J积分在△>0和△<0两种情况下的表示式,证明了它们的路径无关性,推出了它们的计算公式.

含共线双半无限裂纹的正交异性复合材料板平面弹性问题的解析解

运用广义复变函数方法,通过构造适当的广义保角映射研究了含有共线双半无限裂纹的正交异性复合材料板的平面弹性问题,得出了部分裂纹面上受均匀面内载荷时应力场与两裂纹尖端处应力强度因子的解析解。结果表明:应力场的大小不仅与材料的几何构型及外载荷有关,还与材料的弹性常数有关,这是正交异性复合材料不同于各向同性材料的显著特征;两裂纹尖端处应力强度因子的大小只与材料的几何构型及外载荷有关;当两裂纹尖端的距离趋于无穷大时,所得到的解析解可退化为已有的正交异性复合材料板中半无限裂纹问题的解,通过将其与已有文献中的结果进行对比,验证了本文解析解的正确性。并通过数值算例分析了裂纹面上的受载长度、两裂纹尖端的距离对应力强度因子的影响规律以及两裂纹之间的相互作用。

带半无限裂纹的正交异性复合材料板的应力场分析

利用广义复变函数方法,给出正交异性复合材料板平面弹性问题的应力分量及边界条件的复变表示.通过构造适当的广义保角变换,得到了带半无限裂纹的正交异性复合材料板应力场和裂纹尖端应力强度因子的解析解.

正交异性复合材料板裂纹尖端J积分的理论探讨

本文对线弹性正交异性复合材料单层板裂纹尖端附近的J积分进行了系统的理论研究。借助于复变函数方法 ,通过将J积分化为复形式 ,首先证明了弹性主方向的Ⅰ型、Ⅱ型、混合型裂纹尖端附近的J积分的路径无关性 ,推出了该J积分的计算公式。其次对于非弹性主方向的受对称载荷作用。

正交各向异性叠层复合材料板弯曲分析的有限单元法

文中构造出20结点48自由度三维退化层合板单元,用于分析各层片均为正交各向异性的叠层复合材料板的弯曲问题。该单元继承了文单元的优点,增强求解复合材料板的功能,对板厚有较强的适应性。对比同类问题分析,基于单层和分层理论的各类数值方法及状态空间理论的精确解法,本文方法简便易行,有相当的精度保证,求解效率也远高于上述诸法,是一种适合于结构总体分析的有效方法。

复合材料正交各向异性裂纹板Kelvin问题研究

给出了正交各向异性弹性板 Kelvin解的积分 ,得到正交各向异性裂纹板的位移场和应力场 .

正交异性复合材料J积分的研究

本文推导了正交异性复合材料板Ⅰ型裂纹Ｊ积分与位移导数的关系式，同时给出了应力强度因子Ｋ＿Ⅰ与位移的关系式，采用贴片云纹干涉法对三点弯曲粱进行了测试。由云纹图的位移场求出了Ｊ与Ｋ＿Ⅰ值，进而验证了正交异性复合材料板Ｊ与Ｋ＿Ⅰ的关系式的正确性。

正交各向异性多层复合材料球壳振动的平衡方程

本文应用Ｒｅｉｓｓｎｅｒ，Ｅ．的壳体振动的基本理论和假设［１］［５］，推导出正交各向异位球壳振动的平衡方程．其中包括应力－应变关系，内力－应变关系，动力平衡方程，边界条件等。本文对于工程应用有一定的参考价值．

正交各向异性复合材料中裂纹问题的边界元法分析

在基本解的基础上，研究了正交各向异性复合材料平面问题边界元法的有关基本问题，包括Ｃ矩阵、Ｇ（ｉｊ）矩阵、Ｈ（ｉｊ）矩阵和域内应力表达式等，并建立了常值边界单元和线性边界单元的计算公式（适用于各类边值问题）。用建立的公式对正交各向异性极含中心裂纹问题和含圆孔的无限大正交各向异性板问题进行了分析与计算，取得了较好的计算效果。