织物增强复合材料层合板层间强度的改善方法

分析了织物增强复合材料层合板的力学性能特点,并针对其层间强度低及层间断裂韧性差的缺点,从层间破坏机理出发介绍了提高层间强度及断裂韧性的几种方法,重点介绍改善织物增强复合材料层合板层间断裂韧性的缝合方法.同时,文中也分析探讨了层间强度的测试与评价方法.

织物增强复合材料层合板I型层间断裂特性

采用双悬臂梁(DCB)试验测试和研究了织物增强复合材料层合板的层间断裂韧性与断裂行为。为了评价测试温度和试样几何尺寸的变化对层间断裂韧性的影响,分别在室温(RT)和液氮温度(77K)条件下对不同尺寸的试样进行了双悬臂梁试验。采用扫描电镜对分层断裂面进行了观察,分析和验证了层间断裂特性。

Kevlar织物增强复合材料层合板冲击损伤特性研究

采用空气炮实验装置、渗透剂增强的 X射线照相法和高强光背射法 ,对中心受到横向冲击的 Kevlar/环氧层合板的冲击损伤情况进行了研究 ,借助于有限元程序对层合板的应力状态进行分析、计算 ,讨论了冲击速度、铺层角、弹丸质量变化时材料的破坏机理与特征 。

S-玻纤织物增强复合材料层合板的冲击损伤特性研究

通过空气炮冲击实验装置、渗透剂增强的Ｘ射线照相法和高强光背射法分析了Ｓ－玻纤织物增强复合材料层合板的冲击损伤特性，研究了冲击速度、铺层角、弹丸质量变化时材料的破坏机理与特征，其研究结论对抗弹复合材料的进一步研究与应用具有指导意义。

G/K织物混杂增强复合材料层合板冲击损伤特性研究

采用空气炮实验装置、渗透剂增强的X射线照相法和高强光背射法对中心受到横向冲击的G/K织物混杂增强复合材料层合板的冲击损伤情况进行研究 ,讨论了G、K织物交替铺层时层合板的应力特征与损伤状况 ,分析了面、背板与芯板材质变化时层合板的应力与冲击损伤的关系、铺层角变化时层合板的损伤特征。结论强调指出 ,为提高复合材料层合板的抗弹能力 ,应采用混杂铺层、铺层角的错配方式 。

纤维增强复合材料层合板弹道冲击研究进展

近20多年来,纤维增强复合材料层合板,在结构防护领域大量使用,由于层合板结构及材料特性的复杂,其弹道吸能机理十分复杂,影响因素包括靶板的几何尺寸、结构形式、材料力学特性及层间粘结、弹形及弹速等诸多方面。本文主要针对近10年的研究工作,侧重于实验技术、弹道冲击实验研究、经验公式及理论分析模型等几方面的发展,进行了回顾和展望。同时,对于弹道侵彻力历程、材料的动态力学特性以及数值分析技术在层合板弹道冲击问题上的运用及发展等方面,也进行了简要的介绍。

影响纤维增强树脂基复合材料层合板疲劳性能的主要因素

优化复合材料铺层方式，改善增强纤维与树脂基体的热匹配，严格控制复合材料内部残余应力的大小及分布可以显著增强复合材料的抗疲劳性能，提高复合材料构件的安全可靠性和使用寿命。

碳纤维增强复合材料含孔层合板损伤破坏分析研究进展

综述了碳纤维增强复合材料含孔层合板损伤破坏以及应力分析的研究进展,介绍了几种含孔层合板的破坏准则和分析含孔层合板损伤破坏的二维以及三维模型,展望了有待于进一步研究的问题。

基于有限单元法的平纹织物复合材料强度预测:2.复合材料层合板拉伸过程的有限元分析

针对实际使用中平纹织物复合材料铺层角度问题,将0°/45°/90°/-45°铺层的层合板作为有限元分析对象,研究其犬骨试验件在单向拉伸作用下的响应。分析过程中,将试样视作宏观均匀的弹性材料,利用已得出的平纹织物复合材料的物性值,以8节点块单元对模型进行离散,通过分步施加载荷,得到复合材料的应力与应变曲线。与实测值作对比发现,仿真结果同实测结果相吻合。将节点反力作为复合材料单胞模型的边界条件,对复合材料进行失效预测。结果表明:角度铺层设计可以减弱细观结构的开裂和分层;且在承受相同的拉伸应力下,铺层复合材料单胞内树脂单元失效的数量少,因此具有更高的强度。

纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料线圈结构几何模型的建立

在对以往针织物增强复合材料结构分析的基础上 ,文中首次提出了一种新型增强复合材料结构的几何模型 ,该复合材料以天津工业大学复合材料研究所最新研制成功的专利产品———纬编双轴向多层衬纱 (MBWK)织物作为增强材料 (若干层 )。从对线圈曲线的平面投影几何分析入手 ,推导出了其空间曲线方程。其分析为进一步对纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料的力学性能的预测作了理论上的准备。

织物增强复合材料层间基体铆接与层间剪切强度的关系

采用一种新的实验测试方法研究织物增强复合材料层合板的层间剪切强度，对该测试方法作了理论分析并建立了数学模型．提出了织物增强复合材料层合板中基体层间铆接的存在．采用不同经纬密度的织物作增强材料，研究了铆接与层间剪切强度的关系．为织物增强复合材料的细观力学设计提供了依据．

三种增强复合材料层合板抗屈曲优化分析

基于单向轴压、压剪复合以及纯剪三种载荷形式,对各向同性均质板进行拓扑优化分析,得到了相应的传力路径,即对应载荷条件下的材料分布;针对三种增强复合材料层合板:常规夹芯板、单向加筋板和非常规网格加筋板,运用MSC.Nastran语言,编写抗屈曲优化代码,采用大量有限元优化算例,求解了上述增强复合材料层合板在给定载荷条件下最优的抗屈曲结构效率,对比分析得出四种载荷形式下的最优增强形式,为飞机壁板类结构选型设计提供参考。

纤维增强复合材料层合板分层破坏的研究

本文对纤维增强复合材料层合板的分层破坏进行了大量的试验,同时用三维有限元进行应力分析。试验和分析结果表明此类层合板的分层总是发生在θ/90界面上,该界面上不仅层间剪应力大而且层间正应力也大。通过对不同θ/90界面的临界能量释放率的测定表明,对层合板不同的θ/90分层界面的G_(ⅠC)和G_(ⅡC)是随θ角的变化而变化。文中对一个Ⅰ型,Ⅱ型耦合型能量释放率分层判据的应用作了改进,试验结果表明此改进是有效的。

碳纤维增强树脂基复合材料层合板的传热性能研究

随着复合材料在飞机结构中的应用增加,复合材料与金属混杂结构中的热应力问题越来越受到重视。为了分析结构中的热应力,准确的结构温度场必不可少,而材料的传热性能参数对结构温度场的分析至关重要。复合材料传热性能的各向异性,以及铺层依赖性,给传热性能测量带来不便。依据ASTM E1461标准,设计了不同铺层的试验件,采用闪光法测量T800级碳纤维增强树脂基复合材料层合板沿厚度方向和面内方向的热传导率。研究各种铺层层合板的热传导率规律,验证了复合材料层合板面内方向热传导率的热叠层理论计算公式。此研究结果可应用于碳纤维增强树脂基复合材料层合板热传导率的快速计算。

复合材料层合板开口补强研究

对大开口复合材料层合板（包括拉伸板和剪切板）不同补强型式进行了实验和计算研究．有限元计算与实验结果吻合较好．研究表明，插层补强优于面外补强，对称补强优于非对称补强；非对称补强和凹陷板的偏弯影响很大，凹陷板强度甚至低于未补强板．

复合材料层合板侵彻行为的研究

采用显式有限元软件ABAQUS/Explicit模拟纤维增强复合材料层合板的侵彻行为。重点分析弹头形状、纤维铺设方式、层数等因素对层合板抗弹性能的影响,给出了层合板在不同弹头冲击下的侵彻破坏特征和模态,获得了弹道极限速度。模拟结果与理论计算结果及已有实验结果进行了对比,吻合较好,这可为工程实际提供参考。

基于遗传算法的纤维增强复合材料层合板刚度设计方法

基于遗传算法,提出了一种带刚度要求的纤维增强复合材料层合板设计方法。以层合板的各层铺设角和厚度为设计变量、刚度为设计目标、制造工艺性为设计约束,将纤维增强复合材料层合板的刚度设计问题处理成一种离散的叠层顺序优化问题,采用遗传算法求出满足给定刚度要求的层合板设计。最后,通过算例验证了设计方法的有效性。

层合板复合材料的层间剪切强度评价方法及其改进研究

针对国际上目前主要使用的双切口拉伸 /压缩式层间剪切试验方法存在的问题 ,吸收了拉伸与压缩式试验方法各自的优点 ,对试验夹具及试验片形状与尺寸进行了改进设计 ,提出了双切口开孔拉伸式新的层间剪切强度测试、评价方法。以玻璃纤维平纹织物 /环氧树脂复合材料层合板为试验材料对改进后的试验方法进行了实验及有限元分析。实验发现 ,表观层间剪切强度随槽间距的减小而有增大的趋势。通过有限元分析 ,对实验结果进行了解释 ,并确立了可获得真实层间剪切强度的最佳试验片尺寸。

涡轮发动机复合材料叶片用增强织物研究进展

基于涡轮发动机复合材料叶片的研究进展,从预浸料铺放(铺层)技术和三维织物机织技术两个方面介绍了涡轮叶片用复合材料增强织物的研究现状,最后从织物结构设计、标准化体系建立、模拟角度提出了涡轮叶片用三维织物的未来发展方向.

复合材料层合板非线性热屈曲分析

给出了材料性质与温度有关时的复合材料层合板的热屈曲问题的非线性有限元分析方法，采用增量与全量两种格式求解，结果表明：材料性质随温度变化对层合板热屈曲温度有显著影响，增量格式给出的临界温度较全量格式的低。