基于应力等效方法的层合板刚度退化估算模型

以细观力学的研究结果为基础,运用应力等效的方法,对疲劳载荷作用下非正交层合板基体裂纹损伤和纤维断裂损伤进行分析,计算相应铺层的损伤量,建立起疲劳载荷作用下层合板刚度退化估算模型。运用该模型对[0/±45]s玻璃环氧树脂基复合材料层合板刚度退化进行了预测,与试验结果吻合较好。     

芳纶纤维对飞机尾翼结构抗鸟撞性能影响研究

目的研究飞机尾翼结构采用芳纶纤维复合材料的抗鸟撞性能。方法根据芳纶纤维夹芯和芳纶纤维层合板两种飞机尾翼前缘构型,分别建立有限元模型进行仿真计算,分析两种构型鸟撞后的损伤和变形,并对两种构型进行抗鸟撞性能研究试验。结果芳纶夹芯前缘构型前缘凹陷,前梁没有破裂;芳纶层合板前缘构型前缘破裂,前梁有破损。试验结果与仿真分析结果高度吻合。结论芳纶夹芯前缘构型比芳纶层合板前缘构型具有更好的抗鸟撞性能。芳纶纤维层合板构型会造成前缘蒙皮变形过大,前梁腹板破损,导致飞机鸟撞后维修成本较高。     

基于ABAQUS的复合材料低速冲击损伤分析

目的分析不同冲击能量对复合材料层合板的损伤情况,验证有限元模型的合理性和有效性。方法以CCF300/10128H型碳纤维树脂基复合材料层合板为研究对象,采用落锤冲击试验机对层合板进行冲击实验,然后对冲击后的试验件进行超声C扫描。建立有限元模型,运用ABAQUS软件对冲击过程进行模拟。结果有限元模拟结果与实验结果吻合良好。结论复合材料层合板内部损伤随着冲击能量的增大而快速变大。出现穿透损伤以后,损伤趋于平缓,有限元模型能够较好地预测复合材料低速冲击损伤。     

玻璃纤维-铝合金层合板氙灯老化性能研究

目的研究氙灯环境对玻璃纤维-铝合金层合板性能的影响。方法通过研究玻璃纤维-铝合金层合板在氙灯老化后的力学性能、基体红外光谱、铝合金表面形貌及元素变化,分析层合板的氙灯老化机理。结果随氙灯老化时间的延长,树脂基体老化降解程度越高,树脂与纤维、铝合金的界面强度下降,使材料拉伸及弯曲性能降低,拉伸强度受老化影响最为显著的是正交结构层合板,老化84 d后强度降低13.7%,正交结构0°方向层合板的弯曲强度受氙灯老化影响降低4.6%,其他试样的弯曲强度降幅均低于5%,氙灯老化后的铝合金层表面的微凹坑数量及尺寸无明显变化,但凹坑氧元素随老化周期延长略微增加。结论氙灯环境主要影响玻璃纤维-铝合金层合板中的复合材料层及各界面,树脂基体的降解导致力学性能的衰退,而对于铝合金的影响并不明显。     

基于Python的ABAQUS二次开发在复合材料层合板冲击建模中的应用

目的为了简化复合材料层合板冲击建模过程,节省模型处理时间,利用python语言进行ABAQUS二次开发。方法通过编写主控文本程序Damagemodel.py,图形界面编辑程序DamagemodelDB.py和衔接程序Damagemodel_plugin.py,实现系统建模界面定制,复合材料层合板和弹头的快速建模参数化,以及分析步和接触属性定义自动化。结果在快速建模完成的基础上,对冲击过程进行模拟。冲击过程中,层合板冲击面产生凹坑,背部凸起。仿真深度与实测深度误差为0.2 mm,损伤面积仿真结果与试验结果误差为4.2%。结论模拟结果与试验结果较为接近,表明快速建模可以为冲击模拟提供有效的支持。     

基于Voronoi-Random算法微观结构褶型过滤介质过滤性能

在利用数值模拟研究褶型纤维过滤介质过滤性能时,为了克服层状结构纤维层与层之间不连贯及孔状结构纤维规整分布的不足,本文基于Voronoi-Random算法建立了褶型纤维过滤介质模型,并通过加密或减少纤维数量改变其固体体积分数(SVF).采用“Caught on first touch”和“Hamker”两种碰撞模型对褶型纤维过滤介质的气-固两相流动进行数值模拟.结果表明:压力损失和过滤效率数值计算值与经验关联式计算值吻合较好,误差在15%之内;将采用两种碰撞模型得到的过滤效率与经验关联式计算值进行比较,得出采用“Hamker”碰撞模型得到的过滤效率符合实际;在过滤介质上的沉积颗粒并不完全是纤维捕集,大多数颗粒是由形成的树枝状结构捕集;压降和单位面积沉积量随过滤时间的增长呈现指数增长趋势.     

基于岩石损伤与水力作用的顺层岩质边坡临界失稳高度研究

顺层岩质边坡溃屈破坏一直是岩土工程领域的研究热点。首先介绍了直立层状岩质边坡在自重荷载作用下发生溃屈破坏的欧拉压杆失稳破坏模型,在考虑地下水对边坡稳定性影响的基础上,将该模型推广到顺层岩质边坡,建立了考虑水力作用的顺层岩质边坡失稳破坏模型及其临界失稳高度的计算方法,并对其进行了验证分析,结果表明岩层倾角α和内摩擦角?对顺层岩质边坡临界失稳高度有较大的影响,水力作用导致边坡的稳定性降低;然后,将岩石看作损伤地质材料,建立了考虑水力作用与岩石损伤的顺层岩质边坡临界失稳高度的计算模型;最后,结合具体工程案例对建立的模型进行验证,结果表明采用该模型计算得到的顺层岩质边坡临界失稳高度与实际边坡失稳破坏高度吻合度较高,证明该模型在工程应用中具有一定的可靠性和可行性。     

正交曲线坐标下Boussinesq方程的研究

从质量守恒方程和Euler方程出发,推导出包含底摩擦耗能、波浪破碎效应和亚格湍流效应的改进型Boussinesq方程,并对该方程以及边界条件进行了正交曲线转换,建立了正交曲线坐标系下的二维波浪模型并用实验地形对本文模型进行了验证,计算结果与实测数据吻合很好,说明模型可以较好地模拟波浪传播过程中的浅水变形、折射、绕射和反射等现象.     

基于性能参数退化的发动机推进剂加速退化试验建模

目的 针对某火箭弹发动机推进剂加速退化试验数据,建立性能参数退化模型,分别基于最大伸长率和最大抗拉强度等不同参数,计算推进剂的激活能和不同温度下的加速因子。方法 建立基于退化轨迹的性能参数退化模型,对发动机推进剂进行加速退化试验建模,利用最小二乘法计算性能变化参数,利用阿伦尼斯模型计算加速模型的参数,并得到激活能和加速因子。结果 针对推进剂加速试验数据,给出推进剂激活能和不同温度下加速因子的计算方法。采用基于退化轨迹的性能参数退化模型,可有效评估推进剂的寿命。结论 该方法可有效地对推进剂加速试验数据进行建模,给出激活能和加速因子,更能反映推进剂的寿命特征,为寿命评估提供支撑。     

锻锤隔震基础砧下弹性垫层刚度设计

本文针对锻锤隔震基础设计中隔震层刚度的选取这一关键的设计问题进行了理论研究。通过建立力学模型、数学模型及采用0.618法给出了隔震层刚度的有效算法。按此法设计的750kg空气锤的减振基础,经实测验证达到了较好的减振效果。从而使锻锤隔震基础的复杂计算变得较为简单,准确。     

絮体破碎过程的仿真及试验分析

为深入探讨絮体成长特征及其结构改善途径,借助一种简化的破碎模式对絮体破碎过程进行计算机仿真,并将仿真结果用于分析不同水动力学条件下破碎后再形成时絮体粒度和结构的演变过程.结果表明,与远离质心的区域内颗粒重组相比,絮体致密性主要取决于其质心附近颗粒的空间分布;絮体破碎后生成粒度较小但结构较为致密的碎片,在适宜的水动力学条件下有利于颗粒进入其内部或者均匀地排列在其周围,实现质心附近颗粒的重组,进而改善絮体结构.此外,还建立了絮体分形生长模型,并对絮凝工艺的操作提出优化建议.     

减振复合钢板的成形性及其数值模拟研究进展

减振复合钢板是一种应用于汽车覆盖件方面的新型材料 ,有利于减振和减轻重量。介绍了其成形性和成形过程数值模拟的研究进展 ,并对未来发展进行了展望     

旋转叶片-机匣碰摩分析方法与试验技术研究

目的较为深入地认识高速旋转转静子之间碰摩故障及碰摩机理。方法采用冲击动力学分析方法,建立考虑机匣柔性的转子-盘片-机匣碰摩有限元模型,对旋转叶片-机匣碰摩的动力学行为、局部细节特征以及转静子的振动响应进行研究,并将仿真分析结果与碰摩物理试验结果进行对比分析。结果发现其吻合性较好,证明了该仿真分析模型和仿真分析方法能够很好地描述旋转叶片-机匣之间碰摩动力学行为,以及该物理试验的有效性。在此基础上,对影响碰摩响应的不同参数进行深入研究,发现转静子之间间隙、相对运动速度和刚度比对于碰摩响应均有较大影响,得出了一些有效解释和预测碰摩故障现象的原理和规律。结论其研究方法和研究成果可以为旋转机械碰摩故障的诊断和预测提供一定的参考。     

具有零频特性的隔振器设计与减振性能研究

目的 开展零刚度隔振器的结构设计与减振性能试验验证.方法 现有隔振器在超低频下很难具备良好的隔振特性和较宽的隔振频率.在准零刚度技术的基础上,通过仿真计算和试验分析相结合的方法对零刚度隔振器进行了深入研究.结果 首先,建立了零刚度隔振器的物理模型,对其进行了静力学计算,分析了系统的刚度特性,给出了系统的零刚度条件,从而完成了隔振器的结构设计.然后,通过Adams仿真软件对隔振器进行了动力学分析,得出了其在超低频振动环境下具有较好的隔振效果.最后,对零刚度隔振开展了静力压缩试验、正弦振动试验以及随机振动试验,通过试验验证了隔振器的零刚度特性和优良的隔振性能.结论 实现了零刚度隔振器的结构设计,且该隔振器在0.2～2000 Hz范围内都处于减振状态,传递率未出现大于1的情况.     

Recycling of FRP composites: reusing fine GFRP waste in concrete mixtures

Fibre reinforced polymer (FRP) materials are being increasingly used in several applications, but especially in the construction and transportation industries. The composites industry is now producing a wide range of FRP products that include strengthening strips and sheets, reinforcing bars, structural profiles, sandwich panels, moulded planks and piping. The waste management of FRP materials, in particular those made with thermosetting resins, is a critical issue for the composites industry because these materials cannot be reprocessed. Therefore, most thermosetting FRP waste is presently sent to landfill, in spite of the significant environmental impact caused by disposing of it in this way. Because more and more waste is being produced throughout the life cycle of FRPs, innovative solutions are needed to manage it. This paper first presents a state-of-the-art review of the present alternatives available to manage FRP waste. It then describes an experimental study conducted on the technical feasibility of incorporating the fine waste generated during the manufacturing of glass fibre reinforced polymer (GFRP) composites in concrete mixtures. Tests were carried out to evaluate the fresh-state and hardened-state properties of concrete mixes in which between 0% and 20% of sand was replaced by GFRP fine waste. Although the incorporation of high proportions of GFRP waste was found to worsen concrete performance in terms of both mechanical and durability-related properties, it seems feasible to incorporate low proportions and reuse GFRP fine waste in concrete, particularly in non-structural applications such as architectural concrete or pavement slabs, where good mechanical properties are less important.     

纤维增强复合材料低速冲击损伤模型的建立及验证

目的分析纤维增强复合材料在低速冲击下的损伤机理,更好地对材料的冲击损伤进行预测。方法建立包含界面相的细观力学模型,在此基础上结合冲击对复合材料的影响,建立单层板的宏观冲击模型。最后通过试验和有限元模拟对模型进行验证。结果有限元模拟得到的结果与实验得到的结果吻合得很好。结论从细观力学层面出发建立的冲击模型能够很好地预测纤维增强复合材料的冲击损伤。     

联轴器刚度对离心机转速稳定性的影响

目的研究联轴器扭转刚度对离心机系统转速稳定度的影响。方法以Matlab/Simulink数学仿真软件为工具,通过建立包含联轴器扭转刚度及阻尼特征模块的离心机转速伺服控制系统仿真模型,分析联轴器扭转刚度对离心机系统转速稳定度的影响。结果选用扭转刚度较高的联轴器有助于提升离心机系统对抗外界扰动扭矩的能力,选用扭转刚度较低的联轴器能够降低系统驱动环节固有扰动扭矩造成的影响。结论对联轴器扭转刚度的选择应根据离心机扰动扭矩的具体组成决定。