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CFRP/Al复合构件无头铆钉压铆力建模与仿真分析 被引量:7
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作者 宋丹龙 李原 +1 位作者 骆彬 李晓阁 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期558-564,共7页
压铆力作为影响CFRP/Al复合构件铆接质量的重要参数,其大小往往根据经验给出,缺乏理论依据。文章针对CFRP/Al复合构件的无头铆钉压铆过程从理论建模和有限元模拟两方面研究了压铆力。首先建立CFRP/Al复合构件无头铆钉压铆的物理模型与... 压铆力作为影响CFRP/Al复合构件铆接质量的重要参数,其大小往往根据经验给出,缺乏理论依据。文章针对CFRP/Al复合构件的无头铆钉压铆过程从理论建模和有限元模拟两方面研究了压铆力。首先建立CFRP/Al复合构件无头铆钉压铆的物理模型与条件假设,并将该压铆过程划分为6个阶段;其次针对铆钉和铆接件分阶段进行受力和变形分析,并采用主应力法建立压铆过程所需的压铆力的理论公式;最后采用ABAQUS有限元软件对压铆过程进行仿真分析,对压铆力的计算和仿真结果进行对比分析,表明求解压铆力的理论公式有效性良好。 展开更多
关键词 cfrp/al 阶段划分 主应力法 压铆力 有限元
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CFRP/Al叠层结构钻铰锪一体制孔切削力建模与预测技术 被引量:3
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作者 王宁 张开富 祝起凡 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2016年第1期91-97,共7页
针对钻铰锪复合刀具一体制孔过程,构建瞬时切削力模型,为制孔切削力优化、抑制CFRP/Al叠层结构的制孔缺陷提供理论依据。将CFRP/Al叠层结构钻铰锪一体制孔过程拆分为钻削、铰削、锪窝,基于CFRP与Al的细观斜角切削模型,分别建立钻削、铰... 针对钻铰锪复合刀具一体制孔过程,构建瞬时切削力模型,为制孔切削力优化、抑制CFRP/Al叠层结构的制孔缺陷提供理论依据。将CFRP/Al叠层结构钻铰锪一体制孔过程拆分为钻削、铰削、锪窝,基于CFRP与Al的细观斜角切削模型,分别建立钻削、铰削、锪窝过程的动态切削力(轴向力与扭矩)模型。根据切削特点及所处切削状态对制孔过程进行阶段划分,利用钻削、铰削以及锪窝的切削力模型,计算出相应阶段的切削力。根据工作前角数学模型,分别建立钻削、铰削、锪窝过程的前角均值、剪切角均值和摩擦角均值的数学模型,并且给出纤维方向角关于时间的变化模型。基于接触力学理论建立横刃的切削力模型,最终形成CFRP/Al叠层结构钻铰锪一体制孔刀具的瞬时切削力的模型。最后,搭建制孔试验平台,进行钻铰锪一体制孔试验,验证瞬时切削力模型的正确性与可靠性。 展开更多
关键词 cfrp/al叠层结构 斜角切削 钻铰锪一体制孔 切削力
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三尖钻钻削CFRP/Al叠层构件的表面质量研究 被引量:7
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作者 刘姿 张霖 +1 位作者 田威 廖文和 《机械制造》 2015年第4期36-39,共4页
利用田口设计方法,进行金刚石涂层三尖麻花钻钻削CFRP(CCF300)/Al(7075)叠层材料工艺实验研究。通过设计正交实验和单因素实验获得了复合材料钻削力F随主轴转速n、进给量f和钻头直径d的变化规律,并利用回归分析建立轴向力的拟合公式。... 利用田口设计方法,进行金刚石涂层三尖麻花钻钻削CFRP(CCF300)/Al(7075)叠层材料工艺实验研究。通过设计正交实验和单因素实验获得了复合材料钻削力F随主轴转速n、进给量f和钻头直径d的变化规律,并利用回归分析建立轴向力的拟合公式。通过对刀具磨损和轴向力对制孔质量的分析发现,复合材料表面粗糙度随轴向力增大而增大,铝合金孔表面粗糙度随轴向力变化不大。在钻削过程中,金刚石涂层刀具三尖钻的磨损失效主要为涂层的剥落/分层和崩刃,考虑到制孔质量和应用安全性,刀具的使用寿命可达到180个,适合钻削CFRP/Al叠层材料。 展开更多
关键词 cfrp/al叠层材料 三尖麻花钻 钻削轴向力 孔表面质量
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CFRP/Al叠层结构制孔缺陷的有限元仿真 被引量:4
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作者 黄树涛 王浩涛 张攀 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第3期493-500,504,共9页
应用Abaqus有限元仿真软件,建立了CFRP/Al钻削有限元仿真模型,对CFRP/Al钻孔过程中碳纤维复合材料的撕裂、分层损伤及毛刺的特征和形成机理进行了仿真研究,并进一步分析了切削速度、进给量对CFRP/Al叠层结构制孔缺陷的影响规律。结果表... 应用Abaqus有限元仿真软件,建立了CFRP/Al钻削有限元仿真模型,对CFRP/Al钻孔过程中碳纤维复合材料的撕裂、分层损伤及毛刺的特征和形成机理进行了仿真研究,并进一步分析了切削速度、进给量对CFRP/Al叠层结构制孔缺陷的影响规律。结果表明:麻花钻横刃对碳纤维的拉伸作用是造成撕裂的主要原因;毛刺主要产生在纤维被切削时处于拉伸状态的区域,铝合金切屑对CFRP的划伤也是毛刺形成的原因之一;在CFRP/Al叠层结构制孔缺陷中分层损伤最显著,进给量和切削速度对出入口分层损伤成正相关且对入口处分层影响更大;在这种叠层结构中,铝合金板的支撑作用有效减小了碳纤维复合材料层出口的分层损伤。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 cfrp/al叠层结构 钻削仿真模型 制孔缺陷
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CFRP/Al蜂窝结构缺陷红外热图特征的多结构形态学⁃PCNN识别 被引量:3
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作者 卜迟武 刘涛 +1 位作者 赵博 李锐 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2021年第9期222-228,共7页
CFRP/Al蜂窝结构在制备和长期服役过程中易产生脱粘、分层、积水等缺陷,因此采用红外热波无损检测技术对其状态进行检测尤为重要。在采集CFRP/Al蜂窝结构缺陷红外热图像序列的过程中,存在着较大的背景噪声,容易产生对缺陷的检测效率低... CFRP/Al蜂窝结构在制备和长期服役过程中易产生脱粘、分层、积水等缺陷,因此采用红外热波无损检测技术对其状态进行检测尤为重要。在采集CFRP/Al蜂窝结构缺陷红外热图像序列的过程中,存在着较大的背景噪声,容易产生对缺陷的检测效率低、对比度差等问题。为了提高缺陷检测效果,采用主成分分析算法对去除背景后的红外图像序列进行缺陷特征信息降维处理,有效滤除红外图像序列中的不均匀背景噪声。结合多结构形态学和脉冲耦合神经网络(PCNN)混合算法对缺陷区域进行图像增强和图像分割来提取缺陷区域。实验结果表明,采用上述方法,能够进一步地滤除红外图像的不均匀背景噪声,改善缺陷区域提取效果,有效提高缺陷检出率。 展开更多
关键词 cfrp/al蜂窝结构缺陷 红外热成像 主成分分析 多结构形态学 PCNN图像分割
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CFRP/Al蜂窝结构缺陷巴克编码热波检测及匹配滤波 被引量:2
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作者 卜迟武 赵博 +3 位作者 刘涛 张喜斌 李锐 唐庆菊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第10期178-188,共11页
CFRP/Al蜂窝板构件长期服役于恶劣环境,易引发脱粘和积水等涉及运行安全的缺陷。以同时含有脱粘和积水缺陷的CFRP/Al蜂窝复合板材为检测试件,运用巴克编码调制脉冲压缩信号驱动卤素灯作为外部激励源,用红外热像仪采集试件表面的红外热... CFRP/Al蜂窝板构件长期服役于恶劣环境,易引发脱粘和积水等涉及运行安全的缺陷。以同时含有脱粘和积水缺陷的CFRP/Al蜂窝复合板材为检测试件,运用巴克编码调制脉冲压缩信号驱动卤素灯作为外部激励源,用红外热像仪采集试件表面的红外热图序列。设计并运用三维匹配滤波器对所采集的图像序列进行处理,在4种不同量化方式的条件下,获得有关脱粘和积水缺陷的8个热波响应结果,并对这些结果进行多角度对比分析及信噪比评估。结果表明:巴克编码激励具有调制简单、易实现等优势,结合三维匹配滤波器可有效抑制红外热图背景噪声和提高信噪比,能实现在低功率热激励条件下对复合材料内部脱粘和积水缺陷的有效检测。 展开更多
关键词 无损检测 cfrp/al蜂窝板 巴克编码调制信号 三维匹配滤波器 信噪比
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基于制孔质量的CFRP/Al叠层钻扩工艺余量的分配 被引量:3
7
作者 廖其刚 刘钢 安庆龙 《工具技术》 2018年第11期44-47,共4页
碳纤维/聚合物基复合材料(即碳纤维增强树脂基复合材料CFRP)是目前被广泛应用的新型材料。该材料具有各向异性的特点,在加工过程中常常出现纤维拔出、内部脱粘和分层等现象,降低加工质量和疲劳强度。本文从CFRP/Al叠层材料钻削的制孔质... 碳纤维/聚合物基复合材料(即碳纤维增强树脂基复合材料CFRP)是目前被广泛应用的新型材料。该材料具有各向异性的特点,在加工过程中常常出现纤维拔出、内部脱粘和分层等现象,降低加工质量和疲劳强度。本文从CFRP/Al叠层材料钻削的制孔质量出发,提出CFRP分层临界轴向力与Al出口极限毛刺高度的评判标准,并对CFRP/Al叠层钻扩铰工艺中的余量进行分配与优化。 展开更多
关键词 cfrp/al叠层 制孔质量 临界轴向力 毛刺高度 余量分配
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CFRP/Al复合构件胶接界面力学建模与强度分析 被引量:8
8
作者 王中强 张开富 +1 位作者 李原 马艳艳 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期858-865,共8页
文章以CFRP板/Al合金板复合构件的胶接接头为研究对象,通过以胶接界面为纽带,使用复合材料层合板理论、胶接接头平衡方程和控制方程,同时考虑偏心拉伸单搭接接头,造成弯矩对胶接接头的影响,推导出胶接界面应力模型和胶接件力学模型。并... 文章以CFRP板/Al合金板复合构件的胶接接头为研究对象,通过以胶接界面为纽带,使用复合材料层合板理论、胶接接头平衡方程和控制方程,同时考虑偏心拉伸单搭接接头,造成弯矩对胶接接头的影响,推导出胶接界面应力模型和胶接件力学模型。并使理论模型满足搭接区域端头处胶层剪应力为零等所有边界条件。通过理论模型的解与三维有限元分析结果对比,证明理论模型的正确性。 展开更多
关键词 cfrp/al合金胶接接头 应力分析 有限元分析 边界条件
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CFRP/Al复合管的制备及吸能特性研究 被引量:1
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作者 韩正东 李华冠 +3 位作者 徐小村 王昊 李红丽 陶杰 《玻璃纤维》 CAS 2020年第1期1-7,38,共8页
纤维/金属超混杂复合管作为吸能结构材料具有良好的应用前景和优势,基于旋压成形工艺制备2/1结构碳纤维复合材料/铝合金(CFRP/Al)复合管,采用无损检测和层间剪切强度试验来表征CFRP/Al复合管的层间结合性能,并且通过准静态压溃试验研究C... 纤维/金属超混杂复合管作为吸能结构材料具有良好的应用前景和优势,基于旋压成形工艺制备2/1结构碳纤维复合材料/铝合金(CFRP/Al)复合管,采用无损检测和层间剪切强度试验来表征CFRP/Al复合管的层间结合性能,并且通过准静态压溃试验研究CFRP/Al复合管的吸能特性。研究结果表明,所制备的CFRP/Al复合管层间分层缺陷少,层间结合性能沿管轴向和径向方向分布稳定,平均层间剪切强度可达31.04MPa。准静态轴向压溃下CFRP/Al复合管内铝合金层变形模式为钻石式模式,外铝合金层变形模式为手风琴式模式,中间CFRP层在内外铝合金层和层间界面结合作用下发生渐进式失效,破碎程度充分;CFRP/Al复合管吸收能量比对应单一铝合金管和CFRP管之和提高了35%,具有优异的吸能性能。 展开更多
关键词 cfrp/al复合管 吸能特性 旋压成形 层间性能
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CFRP/Al叠层钻扩工艺轴向力分析与研究
10
作者 励政伟 周磊 陈明 《工具技术》 2018年第6期20-23,共4页
碳纤维增强复合材料作为目前被广泛使用的复合材料之一,相对于金属材料,具有比强度高、比模量高等优点。为满足飞机轻量化的需求,碳纤维增强复合材料与铝合金材料通常以叠层件的形式被广泛应用于飞机关键部位的设计与生产过程中。由于... 碳纤维增强复合材料作为目前被广泛使用的复合材料之一,相对于金属材料,具有比强度高、比模量高等优点。为满足飞机轻量化的需求,碳纤维增强复合材料与铝合金材料通常以叠层件的形式被广泛应用于飞机关键部位的设计与生产过程中。由于轴向力是影响CFRP分层最主要的因素,且在实际加工过程中,轴向力与去除量之间存在映射关系,因此本文主要研究轴向力与去除量之间的函数关系,找出避免CFRP分层条件下的最大去除量,为后续CFRP/Al叠层制孔加工工艺的开发与研究提供轴向力计算模型。 展开更多
关键词 cfrp/al叠层 轴向力 分层 回归模型
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刀具结构对CFRP/Al制孔分层损伤影响的仿真研究
11
作者 王浩涛 黄树涛 +1 位作者 张攀 许立福 《工具技术》 2018年第9期60-64,共5页
建立了不同结构刀具钻削CFRP/Al叠层板的有限元仿真模型,应用有限元仿真软件ABAQUS对CFRP/Al叠层板制孔过程中CFRP层间分层损伤特征及原因进行了仿真研究,并进一步分析了刀具结构对CFRP层间分层损伤的影响。研究结果表明:CFRP层间分层... 建立了不同结构刀具钻削CFRP/Al叠层板的有限元仿真模型,应用有限元仿真软件ABAQUS对CFRP/Al叠层板制孔过程中CFRP层间分层损伤特征及原因进行了仿真研究,并进一步分析了刀具结构对CFRP层间分层损伤的影响。研究结果表明:CFRP层间分层损伤形貌为椭圆型,椭圆长轴所在方向和纤维方向一致;套料钻制孔的CFRP层间分层损伤在相同层间位置比PCD麻花钻小得多。 展开更多
关键词 cfrp/al叠层结构 分层损伤 刀具结构
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Research on dynamic response characteristics of CFRP/Al HC SPs subjected to high-velocity impact 被引量:1
12
作者 Guo-wen Gao En-ling Tang +14 位作者 Min-hui Feng Ya-fei Han Yue Li Mei Liu Ying-liang Xu Li Wang Xiao-chu Lin Rui-zhi Wang Yi-guang Cheng Liang-liang Zhao Zhi-qiang Liang Jun-ru Wang Guan-jie Zhao Qing Gao Tian-zhi Zheng 《Defence Technology(防务技术)》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第5期503-512,共10页
CFRP/Al HC SPs(Carbon Fiber Reinforced Plastic/Aluminum Honeycomb Sandwich Panels)composite structures are widely used in the aerospace and many other fields due to their excellent performances. In order to reveal pro... CFRP/Al HC SPs(Carbon Fiber Reinforced Plastic/Aluminum Honeycomb Sandwich Panels)composite structures are widely used in the aerospace and many other fields due to their excellent performances. In order to reveal profoundly the dynamic response characteristics of CFRP/Al HC SPs composite structure under high-velocity impact loading, the experiments about aluminum honeycomb core and CFRP/Al HC SPs composite structure impacted by high-velocity projectiles have been performed by using a one-stage light gas gun loading and a high-speed camera systems, respectively. The whole physical process of collision is analyzed by using TEMA software which is provided by high-speed camera's manufacturer,and the pictures and related physical parameters of the projectile passing through the different layers at the key moments are extracted based on the set frame rate of the video. Meanwhile, the ABAQUS/Explicit module was used to conduct numerical simulation under the same conditions as the experiments, and extracting the pictures and related physical parameters during the projectile penetrating through aluminum honeycomb core and the sandwich panels at the different key moments. The results show that the durations of action for the projectile impacting the Al HC core and the CFRP/Al HC SPs at the velocity about 280 m/s were 86 μs and 240 μs in experiments, respectively, and the durations of action were 90.7μs and 236.2 μs at the same experimental conditions in numerical simulation, which were basically consistent comparing the experimental to simulated results. Moreover, more than 70% for the kinetic energy of the projectile consumed by the sandwich panels was attributed to the front panel and the aluminum honeycomb core during the entire impact process, and all these have verified the reliability of the numerical simulation. 展开更多
关键词 ABAQUS/Explicit DURATION of action between PROJECTILE and target Energy ABSORPTION
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低速冲击载荷下CFRP-Al多胞薄壁管的耐撞性 被引量:1
13
作者 蔡玮雯 马其华 甘学辉 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期187-196,共10页
为了研究低速冲击载荷下碳纤维复合材料-铝(CFRP-Al)多胞薄壁管的吸能特性,进行了单胞混合管的落锤冲击实验及有限元可靠性验证,提出了多胞混合管的模型设计方案。探讨了肋板数目、CFRP缠绕角度、胞元壁厚和CFRP层数对多胞混合管轴向抗... 为了研究低速冲击载荷下碳纤维复合材料-铝(CFRP-Al)多胞薄壁管的吸能特性,进行了单胞混合管的落锤冲击实验及有限元可靠性验证,提出了多胞混合管的模型设计方案。探讨了肋板数目、CFRP缠绕角度、胞元壁厚和CFRP层数对多胞混合管轴向抗冲击性能的影响规律。结果表明,加入肋板结构后,多胞混合管的最大压溃距离较单胞混合管下降了44.2%,抗变形能力明显提高。缠绕角度为[60°/-60°/90°]的多胞混合管表现出最佳的综合耐撞性能。当CFRP与Al管厚度比t C∶t Al为3∶4~9∶4时,比值越大,抗变形能力越强,比值越小,吸能性越好。运用灰色关联方法计算了不同权重方案下的灰色关联度,对各多胞混合管的综合耐撞性进行了排序及评价。评价结果表明,肋板数目越多,胞元壁厚越小,多胞混合管的耐撞性越好。 展开更多
关键词 低速冲击 cfrp-al多胞薄壁管 灰色关联方法 耐撞性
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飞秒激光表面织构化对CFRP/2060铝锂合金高速激光连接接头剪切性能的影响
14
作者 王栋 徐洁洁 +3 位作者 黄婷 景若木 张景泉 肖荣诗 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2024年第5期89-94,102,共7页
激光表面织构化作为提高异质结构接头剪切性能的有效手段,已广泛应用于碳纤维增强复合材料(CFRP)与金属材料激光连接领域中。采用波长515 nm的飞秒激光在2060铝锂合金表面制备微结构,采用能量密度分布均匀的矩形光斑实现CFRP和2060铝锂... 激光表面织构化作为提高异质结构接头剪切性能的有效手段,已广泛应用于碳纤维增强复合材料(CFRP)与金属材料激光连接领域中。采用波长515 nm的飞秒激光在2060铝锂合金表面制备微结构,采用能量密度分布均匀的矩形光斑实现CFRP和2060铝锂合金异质接头的高速光纤激光连接,探讨飞秒激光刻蚀深度、扫描线间距对异质结构接头剪切强度的影响规律。结果表明,通过飞秒激光织构化处理,异质接头剪切强度得到了大幅提升,接头破坏形式均为界面断裂和基体断裂的混合断裂模式。在激光功率5 kW、焊接速度高达3.6 m/min条件下,接头平均剪切强度可达35.7 MPa,是未经飞秒激光织构化接头的2.3倍。 展开更多
关键词 碳纤维增强复合材料(cfrp) 2060铝锂合金 飞秒激光织构化 激光连接 剪切强度
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CFRP/Al制孔分层临界轴向力研究 被引量:2
15
作者 樊芊 张谦 《航空精密制造技术》 2015年第3期20-25,共6页
针对CFRP/Al在钻削加工中容易产生分层缺陷,而临界轴向力是表征叠层材料制孔损伤的基本参数,本文基于能量法建立了钻削Al/CFRP、CFRP/Al产生分层损伤的临界轴向力模型,并利用Abaqus软件对CFRP/Al钻削过程进行了数值模拟,得到了轴向力变... 针对CFRP/Al在钻削加工中容易产生分层缺陷,而临界轴向力是表征叠层材料制孔损伤的基本参数,本文基于能量法建立了钻削Al/CFRP、CFRP/Al产生分层损伤的临界轴向力模型,并利用Abaqus软件对CFRP/Al钻削过程进行了数值模拟,得到了轴向力变化曲线。 展开更多
关键词 cfrp/al制孔 分层 临界轴向力
原文传递
纤维缠绕角度对CFRP-Al混合圆管横向受载性能影响 被引量:1
16
作者 孙佳睿 马其华 +1 位作者 甘学辉 孙泽玉 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期76-81,90,共7页
基于准静态横向弯曲试验对缠绕工艺下制备的CFRP/Al混合圆管进行抗弯性能和吸能特性研究,分析了混合圆管的破坏模式,基于不同纤维缠绕角度的碳纤维复合材料-铝合金混合圆管三点弯曲试验结果,通过有限元仿真方法研究了内层纤维缠绕角度... 基于准静态横向弯曲试验对缠绕工艺下制备的CFRP/Al混合圆管进行抗弯性能和吸能特性研究,分析了混合圆管的破坏模式,基于不同纤维缠绕角度的碳纤维复合材料-铝合金混合圆管三点弯曲试验结果,通过有限元仿真方法研究了内层纤维缠绕角度对其横向抗弯与吸能特性的影响。试验结果表明,CFRP-Al混合圆管横向载荷下的失效形式、损伤模式与纯铝管基本保持一致,但受纤维缠绕角度的影响失效形貌略有差异。纤维缠绕角度越小,CFRP-Al混合圆管的抗弯性能和吸能性越好,同时压溃效率(CFE)明显降低。基于验证的有限元模型,研究不同角度纤维缠绕内层对于表层纤维层的应力传递影响,小角度缠绕内层对于管件的轴向拉伸变形抑制增加了管件整体峰值载荷与吸能作用,大角度缠绕内层对于管件环向刚度的提升增加了整体压溃效率。依此分析可为合理设计CFRP-Al混合管提供有效依据。 展开更多
关键词 cfrp-al混合圆管 三点弯曲 纤维缠绕角度 吸能特性 有限元模型
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准静态轴压载荷下Al-CFRP梯度混合管的多目标优化设计 被引量:1
17
作者 秦晓宇 马其华 +1 位作者 胡沛源 查一斌 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第9期188-198,共11页
依据功能梯度结构设计原理,采用变厚度碳纤维复合材料层缠绕金属铝管的方式制备了Al-CFRP梯度混合样管,采用准静态轴向压缩实验对比了纯Al管、等厚度混合管以及梯度混合管的压溃与吸能特性,验证了梯度管的力学性能优势。在以上分析的基... 依据功能梯度结构设计原理,采用变厚度碳纤维复合材料层缠绕金属铝管的方式制备了Al-CFRP梯度混合样管,采用准静态轴向压缩实验对比了纯Al管、等厚度混合管以及梯度混合管的压溃与吸能特性,验证了梯度管的力学性能优势。在以上分析的基础上建立了梯度混合管有限元模型,通过对比压溃过程中具有典型压溃特征的6个压溃瞬时,发现有限元模型的压溃特性与变形模式均与实验结果具有较高的吻合度。分析了不同梯度系数下Al管壁厚和纤维缠绕角度对梯度混合管压溃性能的影响。结果表明,Al管壁厚对结构压溃性能影响显著,梯度系数对结构的峰值载荷和压溃力效率影响较大,碳纤维复合材料缠绕角度对结构压溃性能影响较小。为获取最优梯度混合管设计方案,采用基于响应面的多目标映射优化方法获得了吸能特性提升显著的梯度混合管结构形式。 展开更多
关键词 al-cfrp梯度混合管 压溃性能 比吸能 多目标优化
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准静态轴向压缩载荷下Al-CFRP混合薄壁管抗撞性优化 被引量:2
18
作者 马其华 董帆 甘学辉 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第9期117-128,共12页
为了更深入地了解设计参数对混合薄壁管性能的影响,从混合结构中组合件的吸能分担角度出发,采用ABAQUS有限元软件建立有限元模型,通过验证的有限元模型分析各材料成分在变形模式和能量吸收上的差异,研究混合管的耦合增能效应。考虑轻量... 为了更深入地了解设计参数对混合薄壁管性能的影响,从混合结构中组合件的吸能分担角度出发,采用ABAQUS有限元软件建立有限元模型,通过验证的有限元模型分析各材料成分在变形模式和能量吸收上的差异,研究混合管的耦合增能效应。考虑轻量化与材料成本,在保证吸能量的同时,选取缠绕层数为6层的混合管作为优化对象,选取比吸能和压溃力峰值作为优化目标函数,以铝管厚度和碳纤维增强复合材料(CFRP)缠绕角度作为优化变量,采用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)在约束范围内确定最优铝管厚度和铺层角度,所得到的混合管优化结果在满足压溃力峰值限制的情况下具有最佳的吸能特性。 展开更多
关键词 al-cfrp混合管 耦合增能效应 吸能特性 多目标优化
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Al/CFRP混合薄壁结构耐撞性能可靠性优化设计
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作者 张正峰 宋小雨 +2 位作者 袁晓磊 陈文娟 张伟东 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2022年第6期720-730,共11页
轻量化是实现汽车产业向安全、节能、环保发展的一个重要途径。Al/CFRP (carbon fiber reinforced plastic,碳纤维增强复合材料)混合材料能够在提升轻量化效果的同时兼顾材料成本和结构耐撞性能。为探索方形截面Al/CFRP混合薄壁结构的... 轻量化是实现汽车产业向安全、节能、环保发展的一个重要途径。Al/CFRP (carbon fiber reinforced plastic,碳纤维增强复合材料)混合材料能够在提升轻量化效果的同时兼顾材料成本和结构耐撞性能。为探索方形截面Al/CFRP混合薄壁结构的最佳组合方式,首先,制备了Al方管、CFRP方管和Al/CFRP混合方管,并开展准静态压溃实验。然后,建立能够精确模拟Al/CFRP混合方管压溃响应的有限元模型。最后,将试验设计方法、代理模型技术、多目标优化算法和蒙特卡罗模拟技术相结合,对Al/CFRP混合方管分别进行多目标确定性与可靠性优化设计,并对效果较好的可靠性优化解进行仿真验证。准静态压溃实验结果表明,Al/CFRP混合方管具有优异的耐撞性能;优化结果表明,可靠性优化解的约束可靠度相比于确定性优化解提高了10.96%,大大降低了失效概率,具有更强的实用性。研究结果有望对Al/CFRP混合薄壁吸能构件的优化设计提供参考。 展开更多
关键词 al/cfrp(碳纤维增强复合材料)混合材料 有限元分析 可靠性 优化设计
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CFRP缠绕薄壁铝圆管的轴向压溃吸能特性分析 被引量:6
20
作者 董柏岩 马其华 +2 位作者 姚远 胡沛源 孙泽玉 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期817-825,共9页
采用仿真与试验结合的方法,探讨缠绕方式为[±45°/90°]碳纤维增强复合材料(CFRP)/铝混合薄壁圆管在准静态轴向压缩载荷下的压溃失效形式与吸能特性。通过准静态轴向压缩试验得到混合圆管的压溃变形历程、压溃模式以及初... 采用仿真与试验结合的方法,探讨缠绕方式为[±45°/90°]碳纤维增强复合材料(CFRP)/铝混合薄壁圆管在准静态轴向压缩载荷下的压溃失效形式与吸能特性。通过准静态轴向压缩试验得到混合圆管的压溃变形历程、压溃模式以及初始压溃载荷、平均压溃载荷等吸能特性参数。依据试验样件建立混合管有限元模型,利用Abaqus/Explicit获得了与试验吻合度较好的模拟结果,重现了混合管在准静态载荷下的压溃失效行为。基于仿真结果发现与铝管相比,混合管的初始压溃载荷、平均压溃载荷、比吸能及载荷效率分别提升了97.6%、93.3%、57.8%和5.9%。并选取压溃载荷阶段性峰、谷点对混合管形态及各层纤维损伤失效形式进行了分析。结果表明:在混合管结构完整时,轴向载荷主要由纤维承载,在压溃破坏阶段,纤维损伤失效模式随纤维缠绕角度、铝管压溃形态以及CFRP/Al粘接界面状态等产生变化。随后对比了三种不同结构形式CFRP/Al混合圆管的吸能特性,发现外层缠绕[90°/±45°]CFRP/Al混合圆管吸能性最好。 展开更多
关键词 cfrp/al 混合薄壁圆管 数值模拟 损伤失效 吸能特性 结构形式
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