复合材料层合板准静态压痕实验研究

采用准静态压痕(QSI)实验方法针对多种材料对集中准静态压痕力的损伤阻抗进行了测试。选取2个特征载荷下的试样进行了超声C扫描探伤和扫描电镜(SEM)显微观察,分析了QSI实验中层合板的损伤过程,针对初始分层接触力f1和最大接触力f2对材料的损伤阻抗特性进行了分析。测试了2种材料体系层压板的最大接触力,发现该值具有较好的可重复性。研究了测试条件(试样尺寸和支持条件)和材料特性(不同纤维、基体种类和铺层方式)对最大接触力的影响。实验结果表明,试样尺寸和支持条件对最大接触力的影响较小,在必要时可以采用非标试样测试最大接触力,而最大接触力与树脂基体、纤维特性及铺层方式都有关,最大接触力对应的凹坑深度d2主要由纤维强度和延伸率决定,树脂特性对d2有影响但影响程度较小。

复合材料层压板低速冲击和准静态压痕损伤等效性的研究

通过对低速冲击试验和准静态压痕试验进行对比,获得了冲击能量(准静态压痕力)与层压板损伤面积、损伤宽度和凹坑深度的三组对应关系。分析表明,损伤面积、损伤宽度和凹坑深度均可作为损伤参数来建立低速冲击和准静态压痕损伤的等效性。当冲击能量或准静态压痕力达到一定值后,三组对应关系曲线上出现拐点,两类试验的拐点相差很小,且两类试验的变化趋势相同,初步说明了用准静态压痕试验替代低速冲击试验是可行的,同时在较低冲击能量(拐点值之前)下准静态压痕力近似等于相对应的冲击能量下冲击过程的最大接触力。对两类试验过程进行分析,准静态压痕试验的初始分层载荷较冲击试验稍低,但两类试验过程中载荷的变化趋势相同,进一步说明了低速冲击试验和准静态压痕试验损伤的等效性。

泡沫与塑料静态压溃分析及在行人小腿碰撞中验证

研究了行人保护小腿碰撞时,车辆前端材料的吸能性能。先对3种不同密度的泡沫和1种塑料,进行静态压溃性能试验。在此基础上,选择吸能较好的30 g/dm3的泡沫和这种塑料,在某款运动型多功能车(SUV)车上,测量了行人保护小腿碰撞试验中样件的吸能性能。结果表明:静态压溃试验中,该种塑料的整体性能优于泡沫,塑料试验的峰值载荷、平均载荷、总吸能为泡沫试验的4倍以上,塑料试验的质量比吸能也高于泡沫的。因此,在相同吸能空间条件下,采用塑料作为车辆前端吸能材料,能够降低行人小腿胫骨加速度及膝部弯曲角,因而,有利于改善行人小腿碰撞安全性。

利用Ls-Dyna计算结构准静态压溃的改进方法

在显式积分有限元分析软件Ls-Dyna平台上进行了薄壁管件的准静态压溃模拟计算.为了减少计算时间,采取了提高准静态加载速度的方法.通过对薄壁管件在不同加载速度下计算结果的分析比较,给出了确定加载速度提高范围的原则.最后,对提高加载速度的方法与Ls-Dyna中的MassScaling方法进行了比较.

初始静态压应力场中爆生裂纹的扩展行为

深部岩体爆破致裂是初始静态应力场和爆炸动态载荷双重叠加作用结果,爆生裂纹的扩展路径、行为特征等受初始静态应力场的影响。采用数字激光焦散线试验系统,进行了静态竖向载荷分别为0,2,4 MPa 3种不同初始压应力作用下的倾斜爆生裂纹扩展规律试验,对比分析了裂纹的运动学和力学行为。试验结果表明：随着初始压应力p的增大,爆生主裂纹的扩展方向逐渐向主应力方向偏转,且爆生主裂纹的扩展总时间逐渐减小,试件的Ⅱ型破坏愈加显著;随着初始压应力p的增大,爆生主裂纹的最大偏转角度也明显随之增大,初始压应力p是爆生主裂纹产生垂直预制裂纹方向速度的动因。研究结果揭示了爆生裂纹扩展行为与初始静态应力场的关系,丰富了深部岩体爆破破坏理论。

泡沫夹层结构复合材料准静态压痕实验

研究了两种芯材高度的泡沫夹层结构复合材料在准静态压痕力下的损伤过程与形式,通过控制压头位移得到位移与接触力的关系曲线以及不同位移下的损伤形貌,比较了两种芯材的损伤过程。结果表明:损伤过程为泡沫塌陷、泡沫芯材出现裂纹、夹层板上蒙皮分层和芯材与下蒙皮脱粘;损伤形式为:厚芯材时裂纹与泡沫厚度方向成±45,°薄芯材时裂纹与泡沫厚度方向成90°。

铝合金保险杠准静态压溃仿真与试验

介绍了用显示求解方法进行准静态压溃加速模拟的理论基础。应用LS-DYNA软件对铝合金保险杠进行准静态压溃仿真分析,试验结果与仿真结果吻合较好,验证了铝合金保险杠有限元模型和材料模型的正确性,为进一步对铝合金保险杠结构进行优化设计奠定了基础。试验结果和仿真结果都表明:此铝合金保险杠横梁刚度较好。

帽型薄壁管件准静态压溃模拟计算中焊点的处理方法

以单帽薄壁管轴向准静态压溃试验为基础 ,研究了帽型薄壁管准静态压溃有限元分析中焊点的建模方式。在Ls Dyna平台上系统地分析了不同类型的焊点模型对于单帽结构准静态压溃模拟计算中平均压溃力及变形模式的影响 ,通过对比模拟结果与试验结果 ,得出了适用于帽型薄壁管准静态压溃模拟计算的焊点模型。

离位增韧复合材料层合板准静态压入实验研究

采用准静态压入(Quasi-Static Indentation,QSI)实验方法对"离位"增韧复合材料层合板和未增韧层合板进行了实验研究。分析了QSI实验中层合板的损伤破坏过程,并对两类层合板的实验结果进行了对比分析。结果表明:"离位"增韧技术能够有效提升复合材料层合板的低速冲击损伤阻抗性能;准静态压入实验中,接触力-压头位移曲线上第1个接触力突降点并不对应于分层损伤的起始点;"离位"增韧层合板的增韧层能够有效延缓层间分层的出现及扩展,但当载荷接近最大接触力时,"离位"增韧层合板内部的分层损伤面积会比未增韧层合板分层损伤面积更大;当层合板发生穿透破坏时,"离位"增韧层合板试件的背部穿透损伤区域较集中,而未增韧层合板背面出现了狭长的纤维劈裂区。

复合材料层合板准静态压痕损伤分析

基于累积损伤理论,在Ansys软件平台上采用APDL语言编制的程序对准静态压痕试验进行仿真分析,并根据准静态压痕试验所得到的载荷-位移曲线计算了相应试验状态下复合材料层合板的损伤情况。在模拟过程中,采用三维基体破坏,纤维断裂和分层失效判据,以判断层合板不同的失效模式,并根据失效模式对失效单元进行不同的刚度退化。损伤模拟结果与试验结果吻合较好。

“离位”增韧复合材料准静态压入损伤特性研究

采用'离位'增韧技术对双马来酰亚胺复合材料层压板进行了层间增韧,然后对增韧和未增韧的两种双马复合材料层压板进行准静态压入及冲击后压缩剩余强度试验研究,并用超声C扫描和热揭层对层压板的损伤进行测量。结果表明:经过'离位'增韧的双马复合材料层压板层间形成了热塑性树脂/热固性树脂双连续的结构,该结构不仅能抑制增韧层压板的内部损伤面积,改善损伤阻抗,使其表面凹坑深度更明显,而且还大幅提高了其损伤容限。

基于静态压裂的瓦斯排放钻孔间距的数值模拟

利用静态压裂钻孔,可以有效促进孔壁周围煤体裂隙发育,解决低透气性煤层瓦斯排放效率低、工程量大的问题。针对钱家营矿-600m7煤层,通过数值模拟研究其静态压裂过程中煤体破裂范围,确定了最优的瓦斯排放钻孔间距。研究结果表明:静态压裂影响范围分为破损区和弹性区,其中破损区范围约为压裂孔直径的2倍,而弹性区的形成主要决定因素为应力强度;静态压裂孔与排放孔的最优孔间距为6~8m。通过静态压裂技术可有效降低掘进工作面排放钻孔数量,减少施工量和作业时间,提高瓦斯排放效率。

帽型截面薄壁管梁的平均静态压溃力

文章以Weigang Chen简化的折叠理论为基础,构造了结构简单的帽型截面薄壁管梁的压溃模型。通过解析计算,得出渐进压溃时,该类管梁平均静态压溃力的表达式;对比了相同结构的帽型薄壁梁在渐进压溃时,其平均静态压溃力的预测值与试验值。与实验和有限元分析结果对比表明,该文预测值优于先前的预测结果。

层合板准静态压痕损伤分析

对复合材料层合板进行了横向静态压痕试验,得到了载荷-位移曲线。依据曲线上的位移值,采用九节点壳单元、三维Tsai-W u失效判和损伤层刚度折减方法,对准静态压痕损伤进行了计算,并与超声C扫描压痕损伤检测图像做了比较。结果表明,损伤仿真与实际损伤检测图一致性好。

边界条件对复合材料层合板准静态压痕损伤的影响

在实际的服役过程中,飞机用复合材料层合板通过四边铆接的方式与飞机金属框架进行连接,其受力时的边界条件为四边固支。以实际应用背景为基础,分别从分层损伤扩展模式、接触力、凹坑深度、损伤宽度四个方面系统地比较了四边固支和四边简支两种边界条件下,复合材料层合板准静态压痕损伤的区别。结果表明以上四种变量在两种边界条件下均存在明显差异,可为基于实际应用的复合材料准静态压痕损伤研究提供实验依据。

准静态压痕作用下复合材料层合板损伤阻抗与损伤容限实验研究

参照标准实验方法,开展了复合材料层合板对准静态压痕力的损伤阻抗和损伤容限实验研究,获取了接触力、压痕深度、压头位移等实验数据,并对含静压痕损伤层合板进行了剩余压缩强度试验。研究了压痕深度-接触力与剩余压缩强度-压痕深度的变化关系,并讨论了准静态压痕过程中的损伤演变过程和层合板的压缩破坏模式。结果表明:当层合板表面出现目视勉强可见压痕时,初始损伤发生,压痕深度随接触力增大而明显增大,同时剩余压缩强度随压痕深度增加而明显降低;当达到最大接触力时,层合板失去承载能力,背面可看到大量纤维断裂。对于含静压痕损伤的层合板,压缩破坏模式为贯穿损伤区域的层合板断裂。

离位增韧复合材料层压板准静态压痕试验研究

采用准静态压痕(QSI)试验方法对离位增韧复合材料层压板和普通未增韧层压板进行了试验研究,分析了QSI试验中层压板的损伤过程,并对两种层压板的试验结果进行了对比分析。试验结果表明,离位增韧技术能够提升复合材料层压板的层间韧性,有效提高复合材料层压板抗准静态压痕的能力。

复合材料层合板准静态压痕损伤研究

本文对复合材料层合板准静态横向压缩特性损伤进行了研究。在损伤模拟过程中采用机体开裂和分层扩展判据,分类考虑了不同的损伤形式,通过修正损伤层的材料常数来模拟层板损伤所造成的局部刚度下降对横向压痕过程的影响。损伤模拟结果与超声C扫描的结果吻合较好。

格构腹板增强泡沫夹芯复合材料梁准静态压陷试验

采用真空导入成型工艺,制备以聚氨酯泡沫为芯材,以玻璃纤维增强复合材料为面板和格构腹板的双向格构腹板增强泡沫夹芯复合材料梁。对普通泡沫夹芯梁和格构腹板增强泡沫夹芯梁进行准静态压陷性能测试并进行对比分析。结果表明:格构腹板增强泡沫夹芯梁相对于普通泡沫夹芯梁,其抗压陷能力得到了显著提升,通过理论推导得出格构腹板增强泡沫夹芯复合材料梁准静态压陷表达式,并且与试验进行对比,结果较吻合。

复合材料层合板准静态压痕损伤实验研究与数值模拟

对复合材料层合板准静态横向压缩特性损伤进行了研究。在损伤模拟过程中采用机体开裂和分层扩展判据,分类考虑了不同的损伤形式,通过修正损伤层材料的常数来模拟层板损伤所造成的局部刚度下降对横向压痕过程的影响。损伤模拟结果与超声C扫描的结果吻合较好。