碳纤维增强复合材料断裂试验分析

通过复合材料层合板不同裂纹深度的三点弯曲试验分析弯曲断裂特性,建立断裂韧性测的表征参数。应用ABAQUS有限元软件的模拟结果分析本文采用的断裂表征方法的合理性。结果表明:ABAQUS有限元软件模拟得到的J积分与试验的计算结果基本吻合,说明用J积分表征复合材料层合板的断裂韧性是可行的。     

蜂窝夹层结构斜削区典型失效模式分析

在工程应用中,一般借助斜削区过渡将蜂窝夹层结构与相邻的结构连接起来,本文总结了近年来国内外研究人员在蜂窝夹层结构试验及数值模拟研究方面的现状和已取得的一些重要成果,对蜂窝夹层结构在三点弯曲载荷形式下的破坏模式进行了试验和数值研究。通过三点弯曲试验研究分析了蜂窝夹层结构的失效模式,运用Abaqus软件建立有限元渐近失效模型,考虑胶层界面和复合材料面板的失效,并引入cohesive单元刚度退化模型,分析了胶层脱粘失效的过程。数值分析结果与试验结果比较吻合,表明胶层脱粘是蜂窝夹层结构斜削区在三点弯曲载荷作用下的主要失效模式。     

层合中厚板弯曲可靠性研究

针对纤维增强复合材料层合中厚板结构的弯曲可靠性问题,利用随机有限元法(SFEM)对其进行分析,并用等参元将任意四边形八节点单元处理成SFEM中局部平均单元。由此给出结构挠度、各单层板应力及其可靠性指标,和整体结构系统失效概率的计算方法,这为层合板弯曲可靠性分析提供了一种新方法,同时也推广了SFEM在结构工程中的应用。     

碳纤维增强复合材料层合板冲击损伤试验研究

为了研究冲击能量和几何尺寸对碳纤维增强复合材料层合板冲击损伤的影响规律,对三种不同厚度、几何尺寸为600 mm×700 mm的碳纤维增强复合材料层合板试样分别进行5J-65J能量的冲击试验,并采用游标卡尺对层合板试样的冲击凹坑深度和基体裂纹长度进行检测。试验结果表明:随着冲击能量的增加,碳纤维增强复合材料层合板的冲击凹坑深度和基体裂纹长度均呈增加趋势;相同冲击能量作用下,随着碳纤维增强复合材料层合板试样厚度的增加,冲击凹坑深度和基体裂纹长度呈减小趋势。     

复合材料层合板低速冲击损伤研究

本文采用有限元方法模拟了复合材料层合板受到低速冲击时的损伤状态,基于PATRAN/NASTRAN软件,建立了层合板低速冲击二维分析模型,并用Hoffmon失效准则判断损伤情况,不断进行刚度折减直至不再产生新的损伤为止。     

基于ABAQUS碳纤维树脂基复合材料抗冲击性能研究

随着复合材料的工艺越来越成熟,其良好的物理性能,如比强度高、比刚度高、比模量高、耐腐蚀性好、结构重量轻等优良性能,得到了航空领域的一致认可。但复合材料的抗冲击性能比较差,当其受到外来物冲击时可能造成严重的损伤,因此使研究成为了必要。本文对有限元软件ABAQUS做了简要说明,并用其对碳纤维树脂基复合材料层合板的冲击进行建模模拟,对冲击后层合板失效性能做了简要分析。     

基于能量法的复合材料连接性能研究

基于能量损伤演化理论,利用Hashin失效准则和损伤引起的刚度降解,编写了Abaqus-UMAT用户材料子程序对玻璃纤维/环氧复合材料层合板螺栓连接累积损伤及失效模式进行了研究。分析了宽距-孔径比(W/D),端距-孔径比(E/D)对层合板螺栓连接承载力的影响,数值结果与实验吻合较好,说明了本方法应用于复合材料机械连接渐进失效分析的有效性。     

金刚石/铜复合材料传热数值模拟

本文采用有限元方法对金刚石/铜复合材料的传热性进行数值模拟,建立多颗粒二维随机分布复合材料测试模型,研究金刚石颗粒体积分数、颗粒半径、颗粒形貌、粒径比及界面因素对金刚石/铜复合材料传热性能的影响规律及机制。结果表明:金刚石/铜复合材料的热导率随着金刚石体积分数的增大而升高;热导率随着粒径的增大而呈现先升高后降低的规律;方形金刚石颗粒的复合材料热导率高于球形颗粒的复合材料;在金刚石体积分数一定时,适量配比细颗粒可提高材料热导率;对金刚石表面镀覆层新物质(W、Cr、Ti)来等效金刚石和铜二者物理结合时的界面热阻。     

冲破式易碎盖的结构设计及仿真分析

以导弹易碎盖为研究对象,设计了三种结构形式的复合材料易碎盖。对于裂纹附近材料采用了可失效的弹塑性本构,建立了不同结构形式的复合材料易碎盖有限元模型,并进行了冲破过程的数值仿真。分析了裂纹强度对撞击力的影响,得到裂纹强度与最大撞击力的数值表达式。     

土工加筋沥青路面的性能研究

为了提高路面的力学性能,可以在中间层上设置加固体系,然而在层间界面设置格栅会导致层间脱粘现象并且如何在现场铺设格栅尚未确定。为了评价路面玻璃纤维格栅翻修的有效性,本文进行了对实验室制作的模拟现场真实尺寸的双层试件进行了剪切试验和弯曲试验。结果基本表明,为获取确切的测试结果和良好的路用性能,加固体系的正确安装至关重要。     

中心裂纹圆盘和半圆盘裂纹尖端断裂参数数值标定研究

圆形岩石试件常被用于岩石、混凝土或其他脆性材料复合型断裂强度的测试,但对其受载断裂机理与裂纹尖端的断裂参数认识仍不清晰。无量纲应力强度因子有限元分析模型不仅用于岩石无量纲应力强度因子的求取,还可以获得不同试件形状测试获得纯Ⅱ断裂韧度的裂纹倾角,本文采用有限元建立了受三点弯曲荷载的中心直裂纹半圆盘试件模型和受径向压缩荷载的中心直裂纹圆盘试件模型,通过改变裂纹倾角,求解了从纯Ⅰ型断裂到纯Ⅱ型断裂的不同I-Ⅱ型复合比裂纹的断裂参数,即无量纲应力强度因子及无量纲T应力。研究发现:不同裂纹倾角的中心直裂纹圆盘裂纹尖端无量纲T应力参数均为负值,而三点弯曲半圆盘试件的无量纲T应力参数的正负取决于I-Ⅱ型断裂所占的比例。研究成果可为岩石断裂韧度的测试提供建议和指导。     

金属裂纹板抗剪连接梁的弯曲变形预测模拟

金属裂纹板广泛应用在钢梁建筑结构中,在建筑体中发挥着连接梁的作用,通过对金属裂纹板抗剪连接梁的弯曲变形预测模拟,定量分析金属裂纹板的抗剪力强度和弯曲变形的关系,对提高建筑体强度具有重要意义。传统方法中对金属裂纹板连接梁的弯曲变形预测采用钢梁动力响应分析的等效单自由度体系方法,预测精度不高,提出一种基于三角形荷载基底剪力特征分析的金属裂纹板抗剪连接梁的弯曲变形预测方法,得到金属裂纹板连接梁的弯曲变形预测模型。实验结果表明,该弯曲变形数值模拟与实际结果相符,设计的金属裂纹板抗剪连接梁,具有较高的抗剪力性,能有效预测和预防弯曲变形压力的作用,提高建筑可靠性。在建筑施工和设计中具有较好的应用价值。     

基于SPH方法与ALE方法的复合材料层压板入水冲击对比研究

本文利用有限元软件HYPERWORKS,采用SPH和ALE两种分析方法,针对复合材料层压板入水冲击进行数值模拟分析,得到了复合材料层压板的结构响应。通过与试验结果对比,分析两种方法的优缺点,从而对复合材料层压板结构入水分析提供相关参考。     

民机复合材料铺层优化方法

本文建立了一种民机复合材料铺层优化方法。以铺层数量为目标,以层合板强度和稳定性为约束,优化中兼顾民机复合材料在制造过程中的制造性要求;考虑到复合材料铺层优化问题的离散性特点,引入遗传算法进行了优化求解。通过对复合材料铺层优化经典问题—马蹄算例的求解,证明了本文方法的有效性。     

钢框架-支撑结构振动台试验的有限元分析模拟

本文通过有限元分析程序ABAQUS对一足尺三层钢框架-支撑结构进行动力弹塑性分析。将模拟分析结果与振动台试验结果进行对比,结果显示该数值模拟方法能很好地反映结构的弹塑性行为及破坏机制,准确预测结构的地震响应。利用ABAQUS/Explicit有限元程序以及梁元(B32)方法进行钢框架-中心支撑结构弹塑性时程分析是可行的;同时,论证ABAQUS中参数是合理的。     

某型飞机机身壁板鼓胀效应研究

本文介绍了国外机身壁板鼓胀效应研究的理论背景,在国内首次提出了一种新的基于有限元计算的机身壁板鼓胀效应研究方法。通过ANSYS建立有限元模型,模拟了某型飞机机身壁板框间裂纹,框下裂纹(框完好)和框下裂纹(框断开)3种情况下的鼓胀效应。通过对ANSYS软件进行二次开发,计算了这三种情况不同裂纹长度组合下的应力强度因子,并与平板理论解进行了对比分析。     

基于EFG算法的含偏置裂纹三点弯曲梁动态裂纹扩展数值模拟

利用动力分析软件ANSYS/LS-DYNA、考虑单元之间的摩擦、采用EFG算法,研究了弹性模量的不均匀性、不同应力峰值对三点弯曲梁破坏时偏置裂纹临界值的影响。数值模拟结果表明:当弹性模量一定时,应力峰值越大,偏置裂纹临界值距加载点的位置越小;当应力峰值一定时,弹性模量越大,偏置裂纹临界值距加载点的位置越小。     

桩土界面的数值模拟及群桩P-S曲线的数值分析

回顾和总结桩土接触界面无厚度Goodman单元法的主导思想,针对竖向受力承载群桩的P-S曲线数值分析模型给出了三维无厚度界面单元,以模拟桩土相互接触界面,利用所建立的桩土数值模型对群桩的P-S曲线进行了数值模拟分析和预测,探讨群桩工作机理及群桩效应。     

基于ABAQUS分析含有乳化(泡沫)沥青冷再生结构层的沥青路面

为获得含有乳化(泡沫)沥青冷再生结构层的沥青路面底拉应变指标,利用其进行各种数值计算,分析了ABAQUS自带的单元、网格、材料进行分析处理,建立了8结点等参单元有限元实用模型,为进一步完成含有再生层的柔性路面结构优化设计提供依据。     

偏心梁在飞机有限元建模中的应用

梁单元是飞机有限元建模过程中使用较多的单元类型。为更好地模拟飞机典型结构中长桁和框的刚度,检查有限元模型偏心梁的建模应用及梁单元建模时与计算结果的关联性,通过几个算例来研究梁单元在飞机有限元建模时的应用情况。研究得出偏心梁单元在飞机有限元建模中一系列应用方法。