复合材料层合板

摘要： 以开孔和未开孔环氧树脂/碳纤维复合材料层合板为研究对象,开展了不同温度(2,23,70°C)、水浸/干燥环境下层合板的加速老化试验,利用三维轮廓仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、差示量热扫描仪等对层合板的老化性能进行分析。结果表明,开孔会使得层合板的吸湿率减少,温度越高,层合板的吸湿率越大;层合板吸湿后会发生溶胀,且温度会加剧纤维-树脂脱粘、开裂,老化环境对层合板的断面形貌具有很强的敏感性;老化环境并未明显改变层合板的化学结构,老化环境对层合板的玻璃化转变温度;。

摘要： 复合材料广泛应用于航空航天领域,彼此之间的连接主要通过铆钉或螺栓实现。连接时需要在复合材料上开孔,这会导致孔周围应力集中,也会破坏纤维的连续性,从而削弱结构的承载能力,直接影响飞行安全与使用寿命。以碳纤维增强树脂基层合板单钉单剪和双钉单剪两类连接件为试验对象,依据ASTM D 5961试验标准,完成挤压响应试验,获得极限挤压强度分别为384 MPa和364 MPa,并绘制载荷-位移曲线,为明确材料实际性能和后续应用于飞机结构提供支撑。

摘要： 复合材料广泛应用于飞机结构中,各部件间的连接主要通过机械紧固件实现。紧固件连接时需要在复合材料上开孔,会导致孔附近的应力集中,同时会破坏纤维的连续性,这便削弱了复合材料结构的承载能力,直接影响飞行安全与使用寿命。基于有限元软件ANSYS,应用参数化设计语言APDL,考虑接触非线性影响,建立了单钉单剪连接件的三维模型,计算连接件的变形及应力分布,为后续复合材料连接件强度分析提供支撑。

摘要： 针对一种采用预浸料成型工艺制备的复合材料层合板,开展不同撞击物作用下复合材料层合板低能量冲击损伤特性研究.通过对比相同冲击能量(60 J)下,钢球、铝球和聚合物球撞击复合材料层合板的落锤/气炮冲击试验结果和冲击后含损伤结构的压缩试验结果,研究了不同撞击因素对复合材料低能量冲击损伤面积和剩余压缩强度的影响.结果表明,相同冲击能量下,同种材质撞击物(不同质量)以不同速度冲击复合材料层合板的损伤特性相似;而不同材质撞击物(不同弹性模量和泊松比)得到的结果差异显著.结合赫兹接触理论,初步解释了撞击物弹性性能影响接触刚度和冲击损伤程度的规律.

摘要： 在内聚力本构模型的基础上发展了三维零厚度内聚力单元的数值计算方法,结合有限单元理论推导双线性内聚力模型和基于势能的内聚力模型的有限元格式,通过运用ABAQUS-UEL用户单元子程序模块开发了一种三维八节点的内聚力单元,与实际的复合材料分层试验结果和有限元软件中的模拟结果进行比较,证明其能较准确地模拟含裂纹的复合材料分层损伤问题。并将数值程序应用在复合材料分层损伤机理的研究中,对比双线性内聚力模型和基于势能的PPR内聚力模型,结果表明基于势能的PPR损伤准则用于计算分层损伤具有计算成本低、收敛性高、准确度高的优点,进一步阐明了峰值强度、内聚区长度、复合材料的铺层角度对内聚力模型数值收敛性和计算精确度的影响规律。

摘要： 为了研究复合材料风扇叶片鸟撞损伤情况,对鸟弹在4个入射角度下撞击复合材料层合板的过程进行了数值模拟,建立了复合材料层合板靶板模型;分析复合材料层合板与鸟弹碰撞后的受力以及复合材料层合板水平、垂直应变情况,并在此基础上建立了真实风扇叶片模型用于模拟被鸟弹撞击的风扇叶片。结果表明:复合材料层合板鸟撞数值模拟结果与试验结果一致;综合比较鸟弹的残余速度和复合材料层合板的损伤情况发现,在鸟弹入射角为30°时,复合材料层合板的抗鸟撞效果最好;复合材料层合板的数值模拟应变最大值与试验应变最大值的误差在10%以内,验证了数值模拟结果的正确性;当风扇转速为6000 r/min时,鸟弹入射角度越大,鸟弹与风扇叶片接触的时间越短,接触碰撞后鸟弹的速度减小越多,残余速度越小。

摘要： 为提升复合材料大开孔层合板损伤分析计算精度,采用三维渐进损伤分析模型研究了开孔复合材料层合板在压缩载荷作用下的损伤机理,模型考虑了损伤演化、破坏准则以及刚度退化等因素。其中,采用带剪切非线性修正的Hashin准则作为单元失效的判断依据,引入瞬时退化模型对失效单元进行材料退化仿真。在ABAQUS中通过编写用户自定义材料子程序,实现复合材料大开孔层合板压缩渐进损伤分析。通过大开孔层合板压缩强度试验对得到的仿真结果进行验证,对比结果表明仿真计算与真实试验结果误差仅为4%,且仿真分析计算得出的失效位置与失效模式和试验吻合较好,验证了模型的有效性与准确性。

摘要： 复合材料层合板中存在大量使用概率或者区间不确定性描述的结构与材料参数,这些不确定性的非线性叠加效应会使得复合材料层合板的基频也存在不确定性,成为影响复合结构性能的关键因素之一。因此,提出考虑混合不确定性的复合材料层合板基频优化设计方法,实现基频最大的层合板厚度和铺层顺序的同步优化。首先,建立了考虑概率与区间不确定性的层合板基频不确定性计算模型;其次,进行以层合板重量最小为目标、固有频率为约束的层合板厚度优化设计;最后,进行以固有频率最大为优化目标的层合板铺层顺序设计。实例验证结果表明:通过两级优化构建的复合材料层合板的重量和固有频率都有显著改善。

摘要： 采用二维谱切比雪夫法(2D-ST),对一般边界条件下复合材料层合板的自由振动进行了分析。基于一阶剪切变形理论(FSDT),采用边界弹簧技术模拟任意边界条件,推导了复合材料层合板的能量方程表达式。利用二维谱切比雪夫法求解能量方程,得到了任意边界条件下复合材料层合板的自由振动特征方程。在数值算例中,通过与其它方法的计算结果进行对比,验证了所提出方法的收敛性和准确性,并在此基础上研究了弹性模量比和铺设角对复合材料层合板振动特性的影响。

摘要： 通过窄带曲线铺放技术制备获得变刚度复合材料层合板结构件,不仅可大大增加结构件设计优化的自由度,还可以改善其机械特性。开发了基于三维Hashin失效准则的VUMAT用户子程序,分析变刚度复合材料层合板在低速冲击工况下的渐进损伤行为。以CFRP常刚度层合板和七组不同变刚度铺层百分比的层合板为研究对象,研究变刚度碳纤维复合材料层合板在低速冲击载荷下的力学响应特性,以分层损伤面积和能量吸收为指征进行对比分析。变刚度铺层百分比为50%的层合板单层损伤面积相比常刚度层合板减少了2.57%,且层合板底层没有出现分层损伤的完全失效情况。研究结果表明,合理的变刚度铺层可以提升层合板的抗弯刚度,并使层合板在低速冲击载荷下吸收能量更少,提高了抗分层损伤性能。

摘要： 以基于最小势能原理的有限元法作为结构分析的方法,结合经典复合材料层合板理论,计算复合材料层合板的应力分布情况.采用最大应力强度准则对层合板进行损伤判断,并根据失效模式对复合材料层合板进行相应的刚度降低,以纤维的失效为整块层合板的失效条件,提出了一种对复合材料层合板逐层破坏进行快速模拟并预测其强度的方法,并得出了复合材料层合板在首层失效后仍然有较大的剩余强度的结论.本方法在复合材料层合板为薄板的情况下能较快地获得精确结果.

摘要： 根据并联负刚度机构来降低系统总体刚度的原理,利用双稳定复合材料层合板自身的负刚度特性与线性弹簧串联组成负刚度机构,提出了一种具有静刚度可设计性的准零刚度(quasi-zero stiffness,QZS)隔振系统.对提出的准零刚度隔振系统的力学原理进行了说明,采用有限元仿真研究了隔振系统的刚度特性和动态响应特性,并进行了验证性实验.刚度实验表明,采用双稳定层合板串联及并联线性弹簧的隔振系统具有较高的设计自由度.提出的隔振系统在保证准零刚度特性的基础上,能够通过线性弹簧的匹配实现不同的静刚度特性.随着串联弹簧刚度的增大,系统的静刚度逐渐减小,而准零刚度区间的长度逐渐增大,两者的极值受层合板的负刚度特性制约.隔振实验表明,该准零刚度隔振系统较相同正刚度的线性隔振系统具有更低的起始隔振频率.基于实验及仿真分析结果,对隔振系统的隔振性能进行了分析讨论.结果显示,对于不同静刚度的准零刚度隔振系统,其隔振性能受静刚度变化的影响不大,但是层合板的装配误差会使隔振系统的性能下降.

摘要： 由于各向异性材料中的兰姆波波速随着传播方向变化,用于各向同性板中的时差定位法无法直接对复合材料层合板中的声发射源进行定位.针对这一问题,本文提出了一种对未知材料力学参数的复合材料板中声发射源进行定位的方法,无需事先测量板中不同方向的兰姆波波速.采用了互相关函数对接收到的声发射信号进行分析,得到S0波到达各传感器的时差信息,然后对声发射信号进行连续小波变换,获取了所接收信号中A0波的到达时间信息.基于从信号中提取的各波形到达时间信息,通过几何关系计算出了声发射源相对于传感器的方向和距离.由于充分利用了声发射信号中不同波形的信息,该方法只需要三个传感器.最后本文采用ABAQUS有限元仿真对该方法进行了验证.

摘要： 复合材料具有密度低、比强度高、比刚度大等特点,其在航空航天领域的应用越来越广泛.然而,由于复合材料层合板的制造采用多轮次的复杂工艺,其成型难度较大,成型精度较低,在装配过程中需通过加载装配力使其与骨架贴合.然而,装配力过大将导致复合材料层合板因变形量过大而装配精度超差.因此,本文提出了一种许用装配力分析方法,首先通过有限元仿真分析层合板变形量最大的区域,然后测量不同载荷作用下的层合板变形量最大区域的变形量,建立外载荷与变形量之间的数学模型,最后根据层合板的许用变形量,确定其许用装配载荷.在层合板装配中,依据许用装配载荷施加装配力,如果装配载荷达到许用值时,层合板与骨架仍然无法贴合,则采用垫片等填充层合板与骨架的间隙进行工艺补偿.

摘要： 针对复合材料层合板在加工、服役过程中经常发生的分层损伤,本文提出基于曲率模态参数的损伤评价的方法.首先基于有限元理论对层合板不同损伤状态下振动特性进行数值模拟;然后基于计算所得参数,运用中心差分法分别计算其均布载荷曲面值曲率和振型曲率;将此曲率参数与未损模型参数作差分以辨别损伤.数值计算结果表明,运用均布载荷曲面值曲率和振型曲率均可有效识别损伤位置和数量,且损伤所处层位置会影响损伤识别指标大小.

摘要： 褶皱是复合材料层合板制作过程中的一种工艺缺陷,这种缺陷将对层合板性能产生不可忽略的影响.本文对全褶皱类型的试件进行了拉伸实验研究,结果表明随着褶皱高度增加拉伸强度显著降低.对褶皱实验件拉伸强度进行了有限元计算模拟,数值模型与实验结果吻合良好.

摘要： 考虑材料参数随温度变化,对含分层缺陷碳纤维/聚酰亚胺基MT300/KH420复合材料层合板进行了热应力分析和屈曲分析.通过Abaqus软件利用顺序耦合法,首先对结构进行热应力分析,得到温度引起的层合板应力场变化规律,将热应力结果作为初始载荷,再施加机械载荷对其进行屈曲分析,最终得到含分层缺陷复合材料层合板热力耦合下的屈曲变形规律.

摘要： 本文通过试验和数值模拟方法对含预制分层损伤的复合材料层合板进行压缩载荷下的失效行为研究.在数值模拟过程中,应用有限元软件ABAQUS建立复合材料层压板模型,通过弹簧单元进行边界约束,并采用虚拟裂纹闭合技术(VCCT)来模拟层合板的分层损伤.将有限元计算结果和试验结果进行对比,验证了模型的有效性.

摘要： 分层缺陷的存在会降低层合板的弯曲刚度,在压缩载荷作用下,层合板在分层处易发生局部屈曲,进而引发分层扩展,导致层合板破坏.本文利用数值模拟的方法研究分层缺陷的尺寸对承受面内压缩载荷作用层合板屈曲载荷的影响,得到了使屈曲载荷急剧下降的分层临界尺寸.

摘要： 碳纤维复合材料结构因其优异的力学性能,已经在许多现代工程技术领域得到广泛运用,使用过程中不可避免地受到周围热环境的影响.本文开展热-力载联合作用下复合材料的损伤失效研究,并预测结构的强度和损伤破坏.

摘要： 本发明公开了一种复合材料层制造方法、复合材料层以及可导磁的锅制造方法、包含复合材料层的锅，包括如下步骤：步骤一：对从上至下依次为上不锈钢层、上铝层、分布有通孔的铁片、下铝层、下不锈钢层进行加热压；步骤二：在加热压的过程中，上铝层和下铝层与铁片上通孔相接触的部分被挤压到通孔中，此时上铝层和下铝层分别粘合夹在铁片的上下表面；步骤三：同时，上不锈钢层粘合在上铝层上，下不锈钢层粘合在下铝层上，形成复合材料层。通过本发明用复合材料拉层伸成型的锅具相对于单层料单底煲而言的在使用中油烟要小，特别是底部不容易产生局部受热，受热十分均匀。

摘要： 本发明涉及一种组件(10)，该组件由至少一个金属插件(14A、14B、14C)和增强层(12)构成。该增强层(12)包含长度大于或等于1厘米的增强纤维。金属插件(14A、14B、14C)包括凸起(22)，这些凸起被成型为通过在增强纤维之间通过来穿过所述层(12)，并在所述凸起受到纵向压力时通过塑性变形弯折并挤紧增强纤维。

摘要： 本发明公开了一种复合材料层制造方法、复合材料层以及可导磁的锅制造方法、包含复合材料层的锅，包括如下步骤：步骤一：对从上至下依次为上不锈钢层、上铝层、分布有通孔的铁片、下铝层、下不锈钢层进行加热压；步骤二：在加热压的过程中，上铝层和下铝层与铁片上通孔相接触的部分被挤压到通孔中，此时上铝层和下铝层分别粘合夹在铁片的上下表面；步骤三：同时，上不锈钢层粘合在上铝层上，下不锈钢层粘合在下铝层上，形成复合材料层。通过本发明用复合材料拉层伸成型的锅具相对于单层料单底煲而言的在使用中油烟要小，特别是底部不容易产生局部受热，受热十分均匀。

摘要： 本发明的目的在于提供一种能够充分确保功能层的粘接性和电化学元件的安全性、另一方面能够使电化学元件发挥优异的高温保存特性的电化学元件的新技术。本发明的电化学元件功能层用复合颗粒具有壳聚合物和包含三聚氰胺化合物的核颗粒，所述壳聚合物覆盖上述核颗粒的外表面的至少一部分、且具有选自腈基、羧酸基、羟基、磺酸基、醛基和酰胺基中的至少一个。

摘要： 本发明的目的在于提供一种电化学元件的新技术，该技术能够在确保电化学元件高度的安全性的同时使电化学元件发挥优异的高温保存特性。本发明的电化学元件用复合颗粒具有核颗粒和覆盖上述核颗粒的外表面的至少一部分的壳部，上述核颗粒包含三聚氰胺化合物，上述壳部包含无机系材料。

摘要： 本发明属于复合材料结构设计技术领域，具体涉及一种含丢层复合材料层合板铺层优化方法。本发明提供了将含丢层复合材料层合板几何建模、有限元计算、铺层顺序优化串联起来的优化框架，在几何建模中根据丢层边界对模型进行区域划分，将整体复杂的结构分为了离散的区域，以插层的方式完成对每一个区域的铺层参数的设定从而获得铺层顺序，并且能够保证以该方法获得的铺层顺序满足可丢层性。优化过程将铺层顺化问题转化为了插层位置、角度优化问题，使优化效率更高。

摘要： 本申请涉及一种飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化方法包括：在确定铺层数的条件下，选定多个可选铺层顺序；计算各个可选铺层顺序的等效铺层参数；在等效铺层参数约束条件下，以等效铺层参数为优化变量，以屈曲载荷最大为目标，得到最优等效铺层参数；选取与最优等效铺层参数偏差较小的多个可选铺层顺序，作为可用铺层顺序；以各个可用铺层顺序中，屈曲载荷最大的一个作为最终铺层顺序。此外，涉及一种飞机结构中复合材料层合板铺层方法，以上述的飞机结构中复合材料层合板铺层顺序优化方法，确定铺层顺序，以该铺层顺序进行铺层。

摘要： 本发明纤维增强复合材料层合板I/III混合型层间断裂韧度测试方法，包括：制备纤维增强复合材料层合板边缘环裂纹试样；设定I/III混合型层间断裂韧度测试的混合比找到混合比与对应的载荷比q的关系；分别开展试样在拉伸和扭转的加载‑卸载测试获得拉伸刚度Kp、扭转刚度KT；由q、Kp、KT获得拉‑扭加载位移速率比保证不变，在位移加载模式下开展设定混合比下的I/III混合型层间断裂韧度测试，记录破坏时刻的拉伸载荷和扭转载荷；进而获得分层破坏时刻对应的I型应变能释放率分量和III型应变能释放率分量，获得I/III混合型层间断裂韧度。本发明能实现在拉‑扭试验机上开展任意混合比模式下的I/III混合型分层断裂的加载测试和数据处理，便于材料性能测试和工程应用。

摘要： 本发明涉及一种复合材料层合板构件铺层多级优化设计方法，针对层合板结构的铺层优化，阶段一是针对于铺层顺序的优化，优化目标为层合板构件的基频最大化，运用基于神经网络的深度学习方法快速预测设计结果，然后依据预测结果，通过粒子群算法搜索复合材料层合板设计问题的最优解，提高铺层优化设计效率。阶段二主要是优化复合材料的层数，以基频最大化与质量最小化为优化目标建立多目标拓扑优化模型，设计变量为各铺层相对于自身厚度的相对厚度，应用改进的自适应遗传算法进行求解。本发明能够节省重复有限元计算所浪费的时间，通过机器学习方法提高优化效率，能快速有效地优化设计复合材料层合板结构件的质量，并提高其基频，改善稳定性。

摘要： 本发明公开了一种层间石墨烯增韧的CFRPs复合材料层合板制备方法，该方法主要的工艺步骤包括：(1)制备均匀分散的氧化石墨烯纳米颗粒溶液；(2)加入自修复颗粒微胶囊，制备高质分比的氧化石墨烯‑自修复颗粒混合分散的溶液；(3)基于按要求订购的超薄预浸料，通过创新的二次雾化喷覆法，将共混溶液均匀喷覆在单层预浸料上，干燥后得到表面纳米改性的预浸料；(4)按照传统的CFRPs复材热压固化成型工艺，最终制得高性能航空复材层合板。本发明实现了氧化石墨烯片和自修复颗粒的共混多级分散，并有效解决了高质分比纳米颗粒的团簇难题，使其能够均匀分散于层间界面，最终制得层间强度及韧性更加优异的层合板，同时实现了自修复功能的一体化设计。