铺层设计

摘要： 为得到碳纤维在无人机叶片中最优的铺层方式,通过Workbench中的ACP(ANSYS Composite PrepPost)模块,对碳纤维复合材料无人机叶片的铺层进行设计。利用SolidWorks三维建模软件建立无人机叶片的三维模型,并采用HyperMesh对叶片进行几何清理、划分网格等,利用Ansys Workbench Fluent对无人机叶片的不同转速进行流体仿真,提取叶片表面压力载荷,对不同铺层的碳纤维复合材料无人机叶片进行仿真与分析,得到碳纤维复合材料无人机叶片的力学仿真结果,并基于Tsai-Wu失效准则,计算每层铺层的失效系数,进而对比得出最优的碳纤维铺层方式为[0°,90°,90°,90°,0°]。

摘要： 文章为某MPV设计了碳纤维发动机罩,通过HyperMesh建立了其有限元分析模型,通过Isight进行全因子DOE实验设计和多目标优化,确定了其最优铺层顺序.仿真分析结果表明:与传统钢制发罩相比,发罩总重量减轻了44.9％,而且,发罩扭转刚度提升了35％,侧向刚度位移减小10.6％,锁钩刚度位移减小27.4％,间隙段差减小55.4％,翼尖刚度位移减小30.1％,一阶约束模态频率提升43.3％.

摘要： 本文针对塑料内胆70 MPa碳纤维全缠绕气瓶进行铺层设计、模拟仿真分析与爆破试验研究.首先,基于网格理论对塑料内胆气瓶进行铺层设计;接着,采用ABAQUS建立气瓶的内胆模型与复合材料层模型;然后,通过UMAT子程序定义了气瓶筒身段与封头位置复合材料属性,基于Hashin损伤理论定义了渐进损伤模型,用于预测气瓶爆破压力;最后,对气瓶进行了爆破试验,并在试验过程中使用应变片采集了气瓶加载过程中的应变情况.结果表明,渐进损伤模型预测的爆破压力与试验结果的误差在10％之内,且预测的爆破位置与试验结果一致.

摘要： 通过有限元分析方法对碳纤维增强环氧复合材料(CFRP)机械臂进行力学分析计算,确定了变壁厚CFRP机械臂轻量化的设计方案.变壁厚CFRP机械臂在满足强度及刚度的要求下,重量相对于铝合金材质的机械臂降低了90.9％.

摘要： 电子吊舱作为机载外挂设备,不仅在刚强度设计、可靠性、透波、重量等方面有要求,而且在淋雨、砂尘、霉菌、盐雾等环境适应性方面也有较高的要求.文中通过吊舱结构设计、材料选型、铺层设计和工艺设计,保证其刚强度和功能性要求,以适应恶劣的工作环境,保障载机和吊舱内电子设备的安全,最终完成了复合材料电子吊舱的研制和飞行验证,可为其他吊舱设备的设计和工程应用提供指导.

摘要： 口盖作为机体结构的一部分,主要起到机体维形和快速维护机载设备功能的作用,现阶段口盖的设计形式主要集中在整体机加口盖、厚板化铣口盖、铆接组合口盖、复合材料蜂窝芯口盖等几种形式。本文主要针对复合材料格栅型口盖结构设计进行探讨与研究,初步介绍了口盖的设计要求、材料选择、成型工艺、贴膜面设计、铺层设计、闪电防护设计、强度校核等方面内容,为后续飞机口盖设计提供一种新思路,新方法。

摘要： 为了研究分析风力发电机叶片铺层设计中不同纤维铺层在叶片外形上的铺层工艺性,定义了叶片铺层工艺性并建立了理论公式,可以通过计算获得叶片外形的理论铺层工艺性.文章通过在叶片模具上进行不同纤维布的铺设,对比不同纤维布的铺层工艺性及其和理论铺层工艺性之间的差异,分析并给出叶片结构设计选材的改进建议.

摘要： 纤维增强复合材料单向带的强度和刚度优于织物,纤维增强复合材料织物的抗冲击损伤能力优于单向带,为了发挥单向带和织物各自的优势并弥补各自的不足,采用纤维增强复合材料单向带和织物的混合铺层设计.使用工程软件建立有限元模型,根据受载情况进行分析计算,按照优化原理设计纤维增强复合材料单向带和织物的铺层厚度和铺层顺序.通过冲击损伤试验和安装高锁螺栓后表面质量试验的验证,证明纤维增强复合材料单向带和织物混合设计的合理性.

摘要： 空间技术的发展使得空间用复合材料构件的结构形式趋于复杂和多样化,这对复合材料构件成型工艺提出了更高的要求.本文以某型号复合材料支架为例,详细介绍了复合材料异形件的成型工艺方案,主要包括支架的结构特点、成型工装模具设计、铺层设计、成型工艺流程等内容.经过最终检测,产品的各项性能均满足设计指标要求，在研制过程中采用的铺层方案，兼顾设计要求及工艺操作难度，在一定程度上具有创新性，对于后续复杂异形件的铺层设计具有一定的参考价值。

摘要： 玻璃纤维增强塑料制成的排烟筒,在国内火电厂排烟内筒制作中取得了较快的发展,并且取得良好的经济效益.制作过程中,不同类型的玻璃纤维增强材料,经过铺层设计,按照一定的铺层顺序逐层制作完成.在以往的铺层设计过程中,较多的侧重于计算的方式来完成,而对于实验过程较为缺乏,本文侧重于实验验证的方式来完成对铺层设计的强度预测,通过对铺层方案中出现的结构单元进行研究,并采用材料力学方法,对结构单元的强度进行分析、计算,对铺层方案的整体强度进行预测,并与实验检测铺层方案的强度相比较,验证此方法的可行性.

摘要： 对于旋转状态的复合材料圆柱壳,通常采用内部小角度缠绕和外部环向缠绕相结合的铺层方式.在这种不对称的铺层方式下,复合材料的各向异性及层合铺设使得复合材料圆柱壳在旋转状态下产生拉弯耦合、拉剪耦合效应,使端部发生翘曲以及角度层和环向层之间层间剪应力变大的现象.本文通过分析旋转状态下复合材料圆柱壳端部的受力状态,等效成在端部施加弯矩,来间接地计算旋转状态下复合材料圆柱壳端部的变形和层间应力.基于这种等效模拟的方法,根据板壳理论,本文推导了在旋转状态下,考虑拉弯(剪)耦合效应的复合材料圆柱壳挠度的解析表达式,建立了一种分析旋转状态下非对称铺层结构的复合材料圆柱壳端部变形的方法.经过分析计算,初步得出非对称铺层结构的复合材料圆柱壳在旋转状态下不同铺层之间会产生层间剪应力,但数值较小,不会引起分层现象;并且其受拉弯(剪)耦合效应影响产生的挠度很小,端部翘曲变形很小,相对于由于离心力引起的变形基本可以忽略,因此认为在进行复合材料圆柱壳铺层设计时,可以忽略拉弯(剪)耦合效应的影响.

摘要： 将计算流体力学方法和有限元方法相结合,对复合材料螺旋桨非定常流固耦合性能进行研究,设计三种不同复合材料铺层,并分析不同铺层设计对螺旋桨水动力性能、压力分布、桨叶变形和应力分布信息等的影响规律.结果表明,复合材料螺旋桨敞水性能与刚性螺旋桨基本接近,但由于复合材料密度较金属材料为小,复合材料螺旋桨减重明显.

摘要： 在某型机垂尾设计中，垂直安定面和方向舵分别采用整体共固化技术。复合材料共固化技术的应用，最大限度的减轻结构重量，减少零件数量。本文全面阐述垂直安定面、方向舵共固化成型方案制定、设计选材、设计许用值、铺层设计、强度分析、试验等方面内容。

摘要： 为了研究大厚度钝尾缘叶片的结构特性,本文利用FOCUS 对6MW大厚度钝尾缘叶片与荷兰DOWEC6MW 叶片进行了完全相同的SPAR 结构铺层设计,并详细比较了二者的功率曲线、轴向推力、质量、固有频率、刚度、极限与疲劳安全因子.并采用截面的最大厚度,截面周长二阶矩,以及二者加权平均值相等的三种方法对叶根过渡段进行了结构优化.结果表明,采用大厚度钝尾缘叶片可以减小叶片的轴向推力,增大叶片中段的结构强度,增大固有频率,并降低叶片的总质量.

摘要： 采用连续纤维增强聚丙烯的热塑性复合材料替代钢材应用在公路护栏具有耐腐蚀、优异的碰撞安全性、可回收等优势.本研究阐述了连续生产工艺制造公路护栏的材料和方法,单向热塑性预浸料的铺层角度和铺层顺序对护栏力学性能的影响.运用有限元仿真模拟和实车碰撞的测试方法优化了护栏板结构参数,结果显示上下沿高度分别为950mm和400mm的复合材料护栏具有优良的碰撞安全性能,达到A级护栏的安全性能指标.

摘要： 采用连续纤维增强聚丙烯的热塑性复合材料替代钢材应用在公路护栏具有耐腐蚀、优异的碰撞安全性、可回收等优势.本研究阐述了连续生产工艺制造公路护栏的材料和方法,单向热塑性预浸料的铺层角度和铺层顺序对护栏力学性能的影响.运用有限元仿真模拟和实车碰撞的测试方法优化了护栏板结构参数,结果显示上下沿高度分别为950mm和400mm的复合材料护栏具有优良的碰撞安全性能,达到A级护栏的安全性能指标.

摘要： 采用连续纤维增强聚丙烯的热塑性复合材料替代钢材应用在公路护栏具有耐腐蚀、优异的碰撞安全性、可回收等优势.本研究阐述了连续生产工艺制造公路护栏的材料和方法,单向热塑性预浸料的铺层角度和铺层顺序对护栏力学性能的影响.运用有限元仿真模拟和实车碰撞的测试方法优化了护栏板结构参数,结果显示上下沿高度分别为950mm和400mm的复合材料护栏具有优良的碰撞安全性能,达到A级护栏的安全性能指标.

摘要： 一种冷拌冷铺磨耗层摊铺箱及其摊铺冷拌冷铺磨耗层的方法，在箱体内前侧设前螺旋搅拌机、后侧设后螺旋搅拌机，箱体外的左侧设液压马达，液压马达输出轴上设置的主动齿轮与前螺旋搅拌机、后螺旋搅拌机的从动齿轮相啮合，箱体的左右两侧壁后方用前刮板操作手柄联接有前刮板、箱体的左右两侧壁前刮板后方用后刮板操作手柄联接有后刮板。摊铺方法包括原路面清扫或铣刨、拌和冷拌冷铺磨耗层混合料、摊铺、养生和开放交通步骤，冷拌冷铺磨耗层混合料采用高浓度改性乳化沥青和集料、慢裂快凝型沥青乳化剂，摊铺厚度可达到15～20mm，摊铺后的路面平整、强度高。冷拌冷铺磨耗层为冷态施工，施工简便、施工效率高、环境污染小，开放交通的时间短。

摘要： 公开了一种设计复合组件(402)的铺层表(204)、(708)的方法，包括：限定与待制造的复合组件(402)相对应的组件体积(12)；限定多个连续的复合材料层(20)以填充所述组件体积(12)；基于对可变固化层厚度的估算，模拟所述多个连续的复合材料层(20)中的至少一些层，其中，通过以下步骤估算所述可变固化层厚度：模拟各复合材料层(20)的至少一部分；以及至少部分地基于所述部分的局部条件，估算复合材料所述部分的固化层厚度。基于多个模拟的层(20)，限定铺层表(204)、(708)。

摘要： 本发明提出一种对称复合材料层合板弯曲刚度铺层序优化设计方法：通过线性和非线性敏度检测技术，在某一特定铺层位置筛选敏度铺向角，使用该敏度铺向角从中面位置向外部位置顺序地替换已有铺层铺向角进行寻优。本发明能有效解决等厚度复合材料层合板铺层序设计空间的组合爆炸问题，达到极大提高弯曲刚度且提升设计效率的目的。

摘要： 一种冷拌冷铺磨耗层摊铺箱及其摊铺冷拌冷铺磨耗层的方法，在箱体内前侧设前螺旋搅拌机、后侧设后螺旋搅拌机，箱体外的左侧设液压马达，液压马达输出轴上设置的主动齿轮与前螺旋搅拌机、后螺旋搅拌机的从动齿轮相啮合，箱体的左右两侧壁后方用前刮板操作手柄联接有前刮板、箱体的左右两侧壁前刮板后方用后刮板操作手柄联接有后刮板。摊铺方法包括原路面清扫或铣刨、拌和冷拌冷铺磨耗层混合料、摊铺、养生和开放交通步骤，冷拌冷铺磨耗层混合料采用高浓度改性乳化沥青和集料、慢裂快凝型沥青乳化剂，摊铺厚度可达到15～20mm，摊铺后的路面平整、强度高。冷拌冷铺磨耗层为冷态施工，施工简便、施工效率高、环境污染小，开放交通的时间短。

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： 本发明涉及一种复合材料层合板铺层多目标优化设计方法，具体包括以下步骤：根据层合板工况，确定目标函数及约束；确定铺层数区间，将铺层数作为因素；选取铺层角度作为水平并按规则排序，选取因素的相邻三水平构建正交表；按正交表方案设计进行模拟，并提取结果文件中评价指标；运用惩罚函数法修正目标响应值；运用归一化方法处理修正值得到决策矩阵；运用层次分析法和熵权法确定各指标主观及客观权重；将主或客或组合权重与决策矩阵组合得到新决策矩阵；运用逼近最理想解排序法得到最优组合；将最优组合的水平作为基准构建正交表，继续迭代直至满足条件。本发明能处理复合材料铺层数变化的问题，迭代次数少。

摘要： 本发明提出一种对称复合材料层合板弯曲刚度铺层序优化设计方法：通过线性和非线性敏度检测技术，在某一特定铺层位置筛选敏度铺向角，使用该敏度铺向角从中面位置向外部位置顺序地替换已有铺层铺向角进行寻优。本发明能有效解决等厚度复合材料层合板铺层序设计空间的组合爆炸问题，达到极大提高弯曲刚度且提升设计效率的目的。

摘要： 本发明通过以简单碳纤维汽车防撞梁为例，对模型满足复合材料铺层准则的要求，编写一套算法，用于迅速根据工矿要求，求得模型层合板的最优铺层方案。本发明与其他设计层合板的算法最主要的区别在于，采用了一种能够检测层合板铺层情况的算法，这种算法能够完美的满足各种工矿要求，即铺层占比满足情况、连续铺层情况等等，根据工矿要求设计，对于不满足要求的方案在遗传算法计算适应度值时扣去一定的数值，使得此个体在基于适应度选择的时候，被选择概率降低。本发明采用MATLAB遗传算法编程，通过以铺层角度为变量，以强度最大为优化目标，且考虑到复合材料铺层准则，进行层合板铺层角度顺序优化设计。

摘要： 本发明涉及过渡车钩的技术领域，尤其涉及一种复合材料过渡车钩的复合材料铺层设计方法。方法包括：S1、获取现有已经设计好的复合材料过渡车钩的三维模型；S2、根据S1中的结构形式以及该结构在受拉和受压两种工况下初步确定初始的铺层参数信息；S3、以S2中确定的初始的每一层铺层的铺层角度为待优化参数，结合已知两种工况下的有限元分析，采用遗传算法来进行优化；S4、根据得到的优化后的铺层参数信息，成型复合材料过渡车钩，进行实验，验证优化结果的可行性。通过采用遗传算法来进行优化，使得最后得到的复合材料过渡车钩铺层达到最优，从而最大程度发挥复合材料轻质高强的特点，实现车钩结构的轻量化。