針對(duì)復(fù)合材料t型接頭優(yōu)化設(shè)計(jì)問題,利用粘聚區(qū)模型(czm)建立了可預(yù)測(cè)復(fù)合材料接頭拉伸破壞過程的分析方法。將填充物缺陷加入該模型,填充區(qū)裂紋的起始是隨機(jī)的,重點(diǎn)分析填充物缺陷的位置、尺寸大小以及填充物剛度對(duì)接頭承載能力的影響。計(jì)算結(jié)果表明:模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好;無論缺陷位置如何,缺陷尺寸越大,結(jié)構(gòu)承載能力越弱;結(jié)構(gòu)承載能力對(duì)上角缺陷最為敏感;填充物剛度在3～50mpa時(shí),填充物剛度較大的接頭損傷容限特性更好;不同的缺陷位置,破壞模式差異較大,但起裂點(diǎn)或最終失效處都在缺陷附近的基體中。

在考慮接頭細(xì)部構(gòu)造特征的基礎(chǔ)上,通過合理的假定和簡化,建立了無彈性襯墊的管片接頭抗彎剛度計(jì)算模型,并對(duì)接頭抗彎剛度計(jì)算公式進(jìn)行了推導(dǎo)。該模型考慮了接觸面幾何尺寸、螺栓數(shù)量、螺栓位置、螺栓預(yù)緊力以及接頭彎矩、軸力等因素對(duì)接頭抗彎剛度的影響。文中得出公式與接觸力學(xué)模型計(jì)算結(jié)果相比,當(dāng)受壓區(qū)混凝土在彈性范圍內(nèi)時(shí)二者吻合良好,當(dāng)超過彈性范圍后偏差較大。因?yàn)檎Ｊ褂秒A段混凝土一般處于彈性狀態(tài),且本模型計(jì)算過程簡便快捷,故可作為盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)的參考。

研究目的:推導(dǎo)盾構(gòu)隧道管片接頭抗彎剛度計(jì)算公式,研究不同影響因素作用下接頭抗彎剛度的變化規(guī)律。研究結(jié)論:管片接頭的接觸面有效高度和接觸面偏心距對(duì)管片接頭抗彎剛度的影響顯著,因此管片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,通過改變管片接頭構(gòu)造尺寸來調(diào)整管片接頭剛度是一種有效的手段。

在簡介新型3d夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料同時(shí),以實(shí)際應(yīng)用的污水池蓋罩為例,通過對(duì)強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性等進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,以說明其作為板殼結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性。

將基于單層板理論的逐漸累積損傷強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法推廣用于含孔二維機(jī)織復(fù)合材料層合板的強(qiáng)度預(yù)測(cè),建立了含孔二維機(jī)織復(fù)合材料層合板的逐漸累積損傷強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法。并在ansys軟件平臺(tái)上開發(fā)了相應(yīng)的參數(shù)化二維機(jī)織復(fù)合材料含孔層合板逐漸累積損傷強(qiáng)度預(yù)測(cè)程序,對(duì)兩種孔徑兩種鋪層的含孔二維機(jī)織復(fù)合材料層合板的強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測(cè),并對(duì)其損傷擴(kuò)展規(guī)律進(jìn)行了分析。經(jīng)與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表明本文所建立的強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法效果良好。

盾構(gòu)隧道管片接頭抗彎剛度的三維數(shù)值計(jì)算——管片接頭是裝配式盾構(gòu)隧道的關(guān)鍵部分，其抗彎剛度對(duì)管片環(huán)的內(nèi)力及整體性能均有重要的影響，使得接頭抗彎剛度的取值顯得尤為重要。本文以廣州地鐵盾構(gòu)隧道使用的管片為研究對(duì)象，采用三維有限元法，利用通用有限元軟...

管片接頭是裝配式盾構(gòu)隧道的關(guān)鍵部分,其抗彎剛度對(duì)管片環(huán)的內(nèi)力及整體性能均有重要的影響,使得接頭抗彎剛度的取值顯得尤為重要。本文以廣州地鐵盾構(gòu)隧道使用的管片為研究對(duì)象,采用三維有限元法,利用通用有限元軟件adina,在建立精細(xì)有限元模型的基礎(chǔ)上,計(jì)算得到正負(fù)兩方向及不同偏心距荷載下接頭變形的特點(diǎn)和接頭的抗彎剛度。從而可知,正彎曲剛度具有一定的非線性性質(zhì),線性回歸得到的剛度量值為1236.7kn.m/rad;負(fù)彎曲剛度曲線為線性,線性回歸得到的剛度量值為2295.1kn.m/rad。接頭剛度受接頭內(nèi)力組合的偏心距影響,偏心距越大,接頭剛度越大。在接頭的模擬計(jì)算中,有必要建立和實(shí)際相同的數(shù)值模型,從而避免各種誤差。

為了研究z-pin對(duì)單搭接頭彎曲性能的影響,制備了不同參數(shù)z-pin增強(qiáng)單搭接頭試樣,研究了z-pin單搭接頭在三點(diǎn)彎曲載荷下連接性能。結(jié)果表明:z-pin(直徑0.5mm)體積分?jǐn)?shù)從0%~1.5%時(shí),彎曲載荷隨z-pin體積分?jǐn)?shù)的增加而增加,體積分?jǐn)?shù)在1.5%~3.0%范圍內(nèi)時(shí),試樣的彎曲載荷隨z-pin體積分?jǐn)?shù)的增加而下降,z-pin體積分?jǐn)?shù)為1.5%時(shí)達(dá)到最大值1303.2n;z-pin直徑為0.3~0.7mm時(shí)(體積分?jǐn)?shù)1.5%),峰值載荷隨著直徑的增加而增加,0.7mm增強(qiáng)接頭的彎曲載荷比0.3mm增強(qiáng)接頭高出27.9%。z-pin植入角度對(duì)單搭接頭彎曲性能影響不大。另外,隨著搭接長度的增加,單搭接頭的彎曲性能提高。

復(fù)合材料 (3)

綜述了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料機(jī)械連接接頭疲勞研究進(jìn)程、影響因素及破壞方式,同時(shí)對(duì)目前公開發(fā)表的幾種預(yù)測(cè)復(fù)合材料接頭疲勞壽命方法進(jìn)行了介紹與分析。最后,對(duì)今后研究動(dòng)向進(jìn)行了展望。

復(fù)合材料主承力接頭的設(shè)計(jì)制造技術(shù)對(duì)拓寬復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用范圍,進(jìn)一步減輕結(jié)構(gòu)重量、提高疲勞性能和降低制造成本具有重要工程使用價(jià)值和發(fā)展應(yīng)用前景。開展了平面環(huán)繞型層壓板式復(fù)合材料承力接頭的設(shè)計(jì)、分析與試驗(yàn)研究工作。提出了工程設(shè)計(jì)方案,通過理論推導(dǎo),建立了環(huán)形接頭危險(xiǎn)部位的強(qiáng)度解析表達(dá)式并預(yù)測(cè)了具體接頭設(shè)計(jì)的承載能力,同時(shí)完成了平面環(huán)繞型層壓板復(fù)合材料接頭的靜力試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)測(cè)吻合良好。

將計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)用于復(fù)合材料整體化結(jié)構(gòu)的接頭設(shè)計(jì),如將預(yù)期功效定位于結(jié)構(gòu)參數(shù)變化對(duì)結(jié)構(gòu)行為的影響作用,可以起到很好的實(shí)際輔助作用。需要特別強(qiáng)調(diào)的是,具體的應(yīng)用背景會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)的形式和變化范圍提出具體的要求或限制范圍。因此,相關(guān)的模型和算法只有在與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的反復(fù)互動(dòng)過程中才能得到反復(fù)的完善,從而獲得真正符合設(shè)計(jì)人員需求的使用效益。

文章闡述了衛(wèi)星10n推力器復(fù)合材料支架的技術(shù)要求、工藝方案、研制和振動(dòng)試驗(yàn)。10n推力器支架是封閉的盒形結(jié)構(gòu)，受力狀態(tài)復(fù)雜，尺寸公差要求高。采用縫合一樹脂轉(zhuǎn)移成型（rtm）組合工藝，保證了精度；選用水溶性芯模，解決了脫模難題。與原鑄鎂支架相比，復(fù)合材料支架的重量減輕了35％、制造工時(shí)縮短了80％、成本節(jié)約了20％。產(chǎn)品通過了鑒定級(jí)正弦和隨機(jī)振動(dòng)試驗(yàn)；振動(dòng)試驗(yàn)后經(jīng)超聲波無損檢測(cè)證實(shí)，支架無損傷，滿足衛(wèi)星發(fā)射階段的力學(xué)環(huán)境要求。

隨著復(fù)合材料在航天技術(shù)和汽車工程的廣泛應(yīng)用,復(fù)合材料膠接工藝在實(shí)際工程應(yīng)用中獲得了舉足輕重的地位,膠接工藝技術(shù)得到更加快速的發(fā)展。本文對(duì)碳纖維復(fù)合材料單搭接接頭建立力學(xué)模型,加載橫梁彎曲理論估算的載荷,分析膠接接頭的剪應(yīng)力和正應(yīng)力分布情況,驗(yàn)證了材料屈服強(qiáng)度估算接頭能承受的最大拉伸力的合理性。

運(yùn)用ansys12.0軟件對(duì)不同配合精度下復(fù)合材料螺栓連接接頭強(qiáng)度進(jìn)行三維有限元分析。采用ansys自帶的tsai-wu(蔡-吳)法則作為失效判斷依據(jù),計(jì)算接頭的初始破壞載荷。對(duì)試件進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn),通過與計(jì)算結(jié)果對(duì)比,試驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果相吻合。結(jié)果表明:在間隙配合情況下,隨著配合間隙的減小,接頭初始破壞載荷逐漸增加,復(fù)合材料孔邊的應(yīng)力集中程度隨著減小;接頭在小干涉量配合情況下具有較高的破壞載荷和低的應(yīng)力集中程度,在大干涉量配合情況下接頭強(qiáng)度迅速下降。

復(fù)合材料復(fù)合材料

復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、耐疲勞性能好、減震性能好、性能可設(shè)計(jì)等諸多優(yōu)點(diǎn),在航空航天、汽車等工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本文通過改變復(fù)合材料管的鋪層和膠接結(jié)構(gòu)形式考察某航天復(fù)合材料管與接頭連接構(gòu)件的抗彎強(qiáng)度和疲勞性能。結(jié)果表明,采用雙搭結(jié)構(gòu)或單搭結(jié)構(gòu)膠接段管的外側(cè)局部加強(qiáng)都可以顯著提高復(fù)合材料管與接頭膠接構(gòu)件的抗彎性能及疲勞性能,這兩種方法都能夠滿足該航天構(gòu)件的設(shè)計(jì)要求。

11月12日,由浙江中天紡檢測(cè)有限公司和海寧市馬橋經(jīng)編行業(yè)協(xié)會(huì)主導(dǎo)制定的馬橋經(jīng)編《篷蓋用機(jī)織復(fù)合材料》聯(lián)盟標(biāo)準(zhǔn)審定會(huì)召開。浙江海利得新材料股份有限公司、浙江錦達(dá)新材料有限公司、浙江宇立塑膠有限公司等13家篷蓋用機(jī)織復(fù)合材料生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)骨干參加了該標(biāo)準(zhǔn)的討論。

以機(jī)械聯(lián)接接頭應(yīng)力分布的解析解為基礎(chǔ)，以單向板縱向拉拉ｓｎ曲線為依據(jù)，按照孔邊一定范圍內(nèi)逐層逐單元損傷直至破壞的物理本質(zhì)，從宏觀唯象觀點(diǎn)出發(fā)，提出了一種壽命估算方法。同時(shí)，文中還給出了孔的永久變形與循環(huán)次數(shù)之間的擬合關(guān)系式。

3d打印技術(shù)亦稱為增材制造,是基于三維數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù),通過連續(xù)的物理層疊加,逐層增加材料來生成三維實(shí)體的技術(shù)。作為第三次工業(yè)革命的代表性技術(shù)之一,3d打印材料是影響3d打印技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的關(guān)健因素。而高分子聚合物在打印材料中占據(jù)主要地位,其中高分子復(fù)合材料具有明顯優(yōu)勢(shì)。本文綜述了近年來3d打印用高分子材料及其復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀,包括高分子絲材、光敏樹脂、高分子粉末、高分子凝膠及其它高分子材料,并對(duì)高分子材料在3d打印領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)行了展望。

對(duì)復(fù)合材料t型接頭在拉伸載荷作用下的力學(xué)性能進(jìn)行研究。采用有限元分析軟件patran建立t型接頭數(shù)值模型,分析其在拉伸作用下的應(yīng)力分布;對(duì)試件進(jìn)行靜拉伸試驗(yàn)。結(jié)果表明,填料區(qū)為復(fù)合材料t型接頭最薄弱的部位,在受到拉伸時(shí)最先發(fā)生損傷,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬吻合。并對(duì)填料區(qū)進(jìn)行了參數(shù)優(yōu)化,優(yōu)化結(jié)果表明:增大圓弧半徑是有效的途徑之一。

介紹了復(fù)合材料管件膠接接頭的拉脫力測(cè)試條件及結(jié)果,分析了膠粘劑材料對(duì)鋁合金接頭,以及接頭制造工藝對(duì)復(fù)合材料接頭拉脫力的影響。結(jié)果表明,國產(chǎn)j-133膠粘劑剪切強(qiáng)度≥20mpa,鋁合金接頭的失效形式為復(fù)合材料管件膠接區(qū)的纖維層間剝離破壞,膠粘劑破壞載荷優(yōu)于復(fù)合材料層間結(jié)合力;對(duì)于預(yù)浸料模壓成形和三維編織rtm成形的復(fù)合材料接頭,按使用狀態(tài)安裝m8鉸制孔用螺栓進(jìn)行拉脫力測(cè)試時(shí),實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象均為螺栓先發(fā)生彎曲變形,從而導(dǎo)致接頭開孔處同時(shí)承受拉伸和擠壓兩種載荷,最終失效載荷基本相當(dāng),且均為接頭開孔處破壞,接頭制造工藝對(duì)復(fù)合材料接頭拉脫力的影響可以忽略。所得結(jié)果可為產(chǎn)品設(shè)計(jì)和性能評(píng)估提供參考。