纤维增强弹性体基复合材料的有限元模拟分析

采用Pro/Engineer和ANSYS软件,对以芳纶1414为纤维增强相、丁腈橡胶为基体组成的纤维增强弹性体基复合材料进行有限元模拟分析,在考虑经纱与纬纱间摩擦接触的条件下,建立机织复合材料三维细观有限元模型,研究了复合材料的细观应力分布,并分析了纤维束纱线倾角、经纱与纬纱间摩擦系数等对复合材料细观力学性能的影响。结果表明,经纱与纬纱接触界面存在明显的应力集中现象,模型的模拟结果与实际情况吻合良好;随着纱线倾角的增加,应力集中现象趋于严重,纱线的强度保持率下降,材料的力学性能降低。

变体机翼单向变形柔性蒙皮理论与实验研究

变体飞行器要求蒙皮在变形过程中具有一定的柔性以满足在特定方向大变形的需要,同时需要具备承受气动载荷的能力。以变弯度机翼为背景,研究了采用纤维增强弹性体方法制备的具有一维单向大变形能力的0泊松比柔性蒙皮。首先依据变形体理论给出了该柔性蒙皮结构的基本假定,然后采用增量关系对蒙皮非线性力学特性进行分析,建立了基于增量关系的理论模型;并通过试验对理论模型进行验证。结果表明,采用纤维增强弹性体方法设计的蒙皮具有高度的各向异性(两方向弹性模量的差距大于10~4数量级),同时在变形量不大于40%的条件下,具有稳定的应力应变关系,大变形方向弹性模量小于0.3 MPa。研究表明,纤维增强柔性蒙皮可部分满足单向拉伸变形的需要。