分层损伤

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： 在超声辅助碳纤维复合材料(CFRP)制孔工艺中,刀具的选择对最终的成孔质量有显著的影响。为了分析不同类型刀具对超声辅助钻削CFRP分层损伤的影响,在不同主轴转速和进给速度的条件下,分别选用空心钻、麻花钻、改进麻花钻、匕首钻进行制孔实验。结果表明:空心钻钻削时加工参数对轴向力和出口分层面积的影响显著,使用时应采用较大的主轴转速与较小的进给速度,其余三种刀具引起的分层面积随主轴转速的增加无明显变化;依据其出入口分层形态的特点,麻花钻和改进麻花钻适用于对加工质量要求较低、对加工效率有一定要求的场合,匕首钻适用于对加工质量要求严格、加工效率适中的薄板加工的场合。

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： 考虑发动机叶片工作时受预载荷的情况,设计一种面内单向加载装置,配合空气炮等装置开展5种不同预载荷作用下碳纤维/环氧树脂复合材料(T700/TDE-86)的高速冲击试验研究。结果表明:面内初始载荷对复合材料层合板高速冲击性能和损伤特性有显著影响。预拉载荷会提高靶板的抗弯刚度,减少靶板吸收的能量,降低靶板的抗冲击性能,预压载荷则相反;预加载的靶板损伤面积都普遍变小,击穿情况下,靶板的损伤面积会随着预拉力的增大而增大,随着预压力的增大而减小;反弹工况靶板的损伤面积小于击穿工况,且击穿后靶板的损伤面积随冲击速度的增加而增加。

摘要： 针对镗削CFRP层合板孔出口常出现分层缺陷的问题,建立CFRP层合板镗削有限元模型,设计响应曲面实验,分析背吃刀量、切削速度和进给量对CFRP层合板镗削过程中分层损伤及轴向力的影响,并建立CFRP镗削轴向力的响应曲面预测模型。结果表明,镗削轴向力随背吃刀量、切削速度和进给量的增大而增大,且背吃刀量的影响更显著;背吃刀量、进给量与出口分层损伤呈正相关;切削速度增大至27m/min后,出口分层因子基本不变。

摘要： 复合材料法兰接头是发动机机匣常用的一种连接方式。设计了与法兰形试验件加载中心面重合的夹具,开展复合材料法兰接头连接结构准静态拉伸试验,记录试验件变形过程中的载荷、应变和图像,获得连接结构的准静态强度性能与失效模式。试验结果表明,复合材料法兰接头结构准静态拉伸的典型失效模式为拐弯区域的分层损伤,同时连接螺栓也发生了明显的塑性弯曲变形,载荷-位移曲线和载荷-内侧应变曲线出现的突变可以反映结构内部的分层损伤。

摘要： 首先,将虚拟裂纹闭合技术(VCCT)和离散损伤模型(DDZM)引入逐层理论(LWT),建立了含分层损伤复合材料层合结构的三维分析模型,对分层损伤的渐进萌生和扩展行为进行了研究。然后,编写了相应的C++程序,通过与经典文献进行对比,验证本文方法的正确性。最后,基于本文模型模拟了二维和三维复合材料双悬臂梁(DCB)纯I型分层损伤的渐进扩展行为,研究了网格尺寸对数值收敛性的影响,以及界面强度对载荷位移曲线的影响规律。本文方法将三种理论优势融合起来,使逐层理论可用于解决复合材料分层损伤扩展的问题,并且很大程度上提高了计算效率。

摘要： 通过模态实验和有限元模拟研究了自由边界条件下T700-100/7202K-38碳纤维/环氧树脂复合材料层合板在湿热环境下的振动特性。对不含分层、不同分层位置和不同分层角度损伤的层合板进行了湿热振动实验。基于湿热等效原理,通过ABAQUS软件建立了层合板有限元模型,将仿真结果与实验值对比,验证了模型的正确性。实验和仿真结果表明:湿热效应对层合板固有振型影响不大,但会使复合材料层合板各阶固有频率值下降,湿热效应对层合板一阶固有频率影响最大;层合板分层损伤也会改变其振动特性,当分层从层合板表面向层合板中面层移动时,层合板固有频率受湿热效应影响越来越大;分层角度为90°时,层合板固有频率值下降最多。

摘要： 正交编织碳纤维增强复合材料CFRP具有高比强度、高比模量等优异性能,被广泛应用于航空航天、国防军工等领域。然而由于正交编织CFRP的特殊纤维编织方式,其切削及材料特性与单向CFRP差异较大。为了提高正交编织CFRP的制孔质量,本文采用麻花钻、三尖钻和八面钻等3种典型结构钻头,系统研究不同钻削条件下轴向切削力和制孔质量的变化规律。实验结果表明,三尖钻能够有效降低轴向切削力,提高制孔质量,更适合于正交编织CFRP制孔加工。

摘要： 基于内聚力单元方法,开发自定义材料子程序,结合损伤判据和疲劳损伤演化准则,建立复合材料层间疲劳损伤计算模型,并通过有限元对复合材料T型接头层合结构在疲劳载荷下的分层扩展行为进行数值仿真研究,结果表明位移控制下裂纹初期扩展较快,之后裂纹长度增长载荷降低,扩展速率逐渐缓慢,载荷控制相反,裂纹因长度增长而加速扩展。

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： 碳纤维复合材料广泛应用于飞机结构中,但在使用与维护过程中所造成的冲击损伤和几乎不可见损伤会造成灾难性后果,因此分析这些损伤显得尤为重要.分层损伤是复合材料的一种常见损伤,其在疲劳载荷和压缩载荷作用下易发生分层扩展.本文采用数值法,分析了具有分层损伤的碳纤维复合材料加筋板分层扩展和后屈曲承载能力,同时使用ABAQUS软件的虚拟裂纹闭合技术(VCCT),建立该模型,得出仿真分析结论.本文的研究结果对于碳纤维复合材料损伤预测工作具有一定的参考价值.

摘要： 复合材料快速加热对复合材料结构性能的影响直接影响到其在特殊环境下的应用.本文采用abaqus有限元软件对T650-35/HFPE-Ⅱ-52复合材料层合板吸湿后快速加热导致的分层损伤进行了研究,分析了该材料复合材料层合板吸湿至饱和后快速加热至380°C时产生的分层现象,并将其与前人所做的实验进行了对比,对有限元结果进行了检验.研究结果表明,吸湿后复合材料层合结构在快速加热时可能会发生分层现象,随着分层后空腔的增大,空腔内的压强会逐步降低.当压强降低到不足以继续撕开胶层继续分层的数值时,层合板的分层会停止。

摘要： 本文首先对虚拟裂纹闭合法技术原理及其应用进行了论述，运用VCCT方法对含有圆形分层的层压板结构进行了分层扩展实例分析。随后将子模型分析法与VCCT方法相结合，对含有不同分层尺寸的直升机复合材料机身框缘条与梁腹板连接部位进行了非线性分析，获得了不同初始分层尺寸的结构在受到静载荷作用下的分层扩展尺寸，同时了解了分层损伤对结构胶接连接静强度的影响，为复合材料机身结构设计分析及验证提供了依据。

摘要： 在信号的盲源分离和主分量分析中，K-L （Kullback-Leibler）散度是一种用来度量不同信号的概率密度函数之间相似程度的一种方法。本研究首次用 K-L 散度识别复合材料层合板分层损伤损伤位置，研究结果表明K-L 散度可准确识别复合材料层合板中分层损伤的损伤位置。

摘要： 针对含有薄膜埋植元件复合材料层合板的分层损伤问题，利用ABAQUS 有限元软件，基于断裂力学用以研究裂纹扩展问题的虚拟裂纹闭合技术（VCCT），建立了在拉伸荷载作用下层合板分层起裂和扩展过程的数值模拟方法。并通过断裂韧性实验，测定了临界应变能释放率。在模拟分析中，考察了不同裂纹萌生位置对分层扩展规律及结构强度的影响，并与实验结果比较，验证了本方法的合理性和有效性。

摘要： 基于VCCT建立复合材料低周疲劳模型,对层合板结构分层损伤进行疲劳寿命预测.采用ABAQUS软件通过直接循环法计算复合材料低周疲劳分层扩展情况,在模拟中指定分层扩展所沿的界面,基于VCCT可以计算界面单元裂纹尖端的断裂能量释放率,通过Paris准则来判断疲劳裂纹的产生和扩展.

摘要： 本文通过对××型雷达罩分层损伤后的修补,研究了采用中温固化树脂复合材料替代原高温固化树脂复合材料的修补方案,修补后对雷达罩进行性能检测,以验证其可行性.结果表明,采用中温固化体树脂复合材料替代原高温体树脂复合材料进行雷达罩分层损伤的修补是可行的,修理完成后未对雷达罩力学性能、电性能等产生影响.

摘要： 通过对含与不含薄膜埋植元件复合材料层合板的拉伸和层间韧性的力学性能表征,探讨影响埋植元件结构完整性的一些关键因素.利用ABAQUS有限元软件,基于断裂力学用以研究裂纹扩展问题的虚拟裂纹闭合技术(VCCT),建立了在拉伸荷载作用下层合板分层起裂和扩展过程的数值模拟方法.在模拟分析中,考虑了裂纹萌生位置对分层扩展规律及结构强度的影响,并与实验结果比较,验证了本方法的合理性和有效性.

摘要： 碳纤维复合材料（CFRP）作为一种先进复合材料得到了广泛应用，由于其层间性能比较薄弱，很容易在外界冲击载荷下发生分层损伤，对结构的使用造成影响。本文通过FBG 监测了热压罐法制备的CFRP 层合板在低速冲击载荷下的响应情况，并结合热揭层法给出了板材的分层损伤情况。结果表明波长峰值可以反映材料抗冲击能力的大小和损伤模式的转变；中心波长偏移值可以反映材料内部的分层损伤发展情况，为 FBG 监测CFRP 层合板的低速冲击损伤提供了依据。

摘要： 为了能够实现对在构件上、诸如在电力电子设备或变流器中使用的功率模块上的与老化相关的损伤或分层的可靠的探测，该探测容许对构件或功率模块的还剩余的运行使用寿命的足够精确的预测，提出：[i]在高频反射测量的过程中，通过在微波或毫米波范围内的高频信号辐射并且通过测量至少一个在构件（BT、LM）上由于高频信号辐射而被反射的反射信号（RSI）来逐点地、一维地或二维地扫描构件（BT）、尤其是功率模块（LM），以产生、尤其是基于用于图像重建的数学方法来产生至少一个第一高频图像（HFA1）；[ii]与高频信号辐射直接时间错开地通过超声信号辐射与在微波或毫米波范围内的高频信号辐射的组合以及通过测量至少一个其它的、在该构件（BT、LM）上由于超声信号和高频信号辐射而被反射的反射信号（RSI'）来逐点地、一维地或二维地扫描该构件（BT、LM），以产生至少一个第二高频图像（HFA2）；而且[iii]将基于这些反射信号（RSI、RSI'）所产生的高频图像（HFA1、HFA2）进行比较，其中在这些高频图像（HFA1、HFA2）中所查明的变化表明在该构件（BT、LM）上的损坏或分层。

摘要： 本发明公开一种牙体、牙髓损伤无创分层显示设备及系统，涉及齿科医疗设备领域。本发明一种牙体、牙髓损伤无创分层显示设备，其包括：建模模块，用于获取牙齿透视三维模型，牙齿透视三维模型包括牙体和牙髓的生理结构信息；扫描模块，提取牙齿透视三维模型的外硬质轮廓，获取牙体外轮廓模型；使用激光束照射牙体；获取激光束照射牙体处的扫描光斑图像，根据扫描光斑图像得到激光束照射牙齿的扫描位置和扫描角度；根据扫描位置和扫描角度，提取牙齿透视三维模型的对应牙体和牙髓的三维模型切片；以及，显示模块。本发明解决了口腔具体病变状况与牙齿透视三维模型中的牙体和牙髓生理结构信息对比不直观的问题。

摘要： 本发明公开了一种以分层面积作为评估指标的含分层损伤层合板损伤容限表征方法，包括以下步骤：(1)基于含分层损伤复合材料层合板的边界条件和分层损伤参数建立其数学模型；(2)基于里兹法假设层合板变形场的形函数，并结合一阶剪切变形理论进行层合板的屈曲过程和屈曲载荷求解；(3)基于断裂力学方法预测层合板内部分层损伤的扩展过程及其失效载荷；(4)以分层面积作为评估指标，将含不同分层损伤的层合板的屈曲和失效载荷进行线性拟合得到含分层损伤层合板损伤容限的表征关系式。本发明基于理论方法预测含分层损伤层合板的屈曲、分层扩展和失效过程，并采用分层面积作为评估指标来对含分层损伤的层合板损伤容限进行表征，可显著提高计算效率，降低试验成本。

摘要： 本发明公开了一种以分层面积作为评估指标的含分层损伤层合板损伤容限表征方法，包括以下步骤：(1)基于含分层损伤复合材料层合板的边界条件和分层损伤参数建立其数学模型；(2)基于里兹法假设层合板变形场的形函数，并结合一阶剪切变形理论进行层合板的屈曲过程和屈曲载荷求解；(3)基于断裂力学方法预测层合板内部分层损伤的扩展过程及其失效载荷；(4)以分层面积作为评估指标，将含不同分层损伤的层合板的屈曲和失效载荷进行线性拟合得到含分层损伤层合板损伤容限的表征关系式。本发明基于理论方法预测含分层损伤层合板的屈曲、分层扩展和失效过程，并采用分层面积作为评估指标来对含分层损伤的层合板损伤容限进行表征，可显著提高计算效率，降低试验成本。

摘要： 本发明公开了一种基于红外热波检测技术的隐身涂层分层损伤检测方法，包括以下步骤：准备一套红外热成像检测系统；准备待检测的试块，并保证试块表面受热均匀；连接好红外热成像检测系统并进行开机预热，预热时间至少10分钟；对红外热成像检测设备进行调试；对红外热成像检测设备进行检测参数设置，设置仪器激发方式为闪光加热，激发时间为12s，延迟时间为3s，采集时间为3‑5s；参数设置好之后，将探头固定在被检测部位，使试块置于探头中心位置，激发仪器发射红外光，观察检测图像；选取整个检测过程中图像对比度变化最明显的地方进行记录，得出检测结论。本发明能够解决机身等较开阔区域涂覆的隐身涂层内部分层损伤的检测问题。

摘要： 本申请提供了一种复合材料分层损伤监测方法，所述方法包括：用亚光漆在复合材料结构表面均匀布置散斑点；对所述复合材料结构施加特定载荷，并用三维光学测量设备进行光学测量；获取所述复合材料结构的初始损伤特性；对所述复合材料结构重复施加特定载荷，并基于预设周期对所述复合材料结构进行光学测量，获取所述复合材料结构分层损伤的扩展特性；本申请提供的一种复合材料分层损伤监测方法，通过三维光学测量技术监测复合材料结构分层损伤及其扩展状态，精确确定分层损伤的位置、大小和形状等特性。

摘要： 本发明属于机械加工领域，提出了一种碳纤维复合材料出口分层损伤鲁棒性视觉检测方法，通过梯度迭代最小截尾二乘法和多尺度阈值分割消除毛刺、材料纹理等干扰因素影响，实现分层损伤的快速、高精度提取；该方法首先采用视觉检测系统采集钻削出口图像；然后基于梯度迭代最小截尾二乘法拟合圆心与半径；最后通过多尺度自适应阈值分割对图像进行处理，提取出口分层区域。实现分层损伤的快速、高精度提取，为在位、实时检测提供条件。

摘要： 本发明属于机械加工领域，提供基于多传感器的碳纤维复合材料钻削出口分层损伤预测方法；首先通过采集钻削过程中的力、力矩、温度和振动信号构建输入信号数据集；然后利用统计分层因子评估加工分层损伤，结合分层损伤评估结果获得输出数据集；再建立回归‑时序混合预测模型，通过输入与输出数据集训练模型，得到碳纤维复合材料损伤预测模型；最终结合钻削过程中的力、力矩、温度和振动的在位采集，代入损伤预测模型实现加工损伤的在位预测。本发明解决碳纤维复合材料钻削出口分层损伤难以实时预测的问题，实现在连续钻孔下待加工孔分层损伤的准确预测。此外，对预测结果给出置信区间，进一步避免分层损伤超差的发生，在工业生产中有更大的潜力。

摘要： 本发明公开了一种引入分层损伤的复合材料弯曲失效模拟方法，包括：建立复合材料弯曲几何模型，根据实际铺层厚度对几何体划分铺层；建立内聚力模型，选择内聚力模型的本构关系，设置相关内聚力模型参数，设置复合材料铺层单元和夹具的材料参数；对几何模型进行网格划分，对铺层间设置内聚力接触，建立有限元模型；根据复合材料结构的弯曲受载形式，确定边界条件和施加载荷；对有限元模型进行计算，获取计算结果：计算弯曲强度，提取载荷‑位移曲线，获得复合材料的分层裂纹扩展过程。本发明能够对复合材料结构的弯曲失效模式进行有效的分析和预测，保障结构安全性。

摘要： 本申请提供一种飞机上复合材料板分层损伤状态融合识别方法，首先，采集多个复合材料板样本试验件的基准信号，以及引入冲击损伤后的损伤响应信号，以时域、频域信号分析方法提取各个复合材料板样本试验件的四维损伤特征，并检测各个复合材料板样本试验件的冲击损伤程度，标记复合材料板样本试验件损伤状态，此外，采集复合材料板待测试验件的基准信号、损伤响应信号，以时域、频域信号分析方法提取复合材料板待测试验件的四维损伤特征，其后，以距离分析算法得到复合材料板待测试验件基于各维损伤特征的损伤状态识别结果及其置信概率，最后，基于证据理论，对复合材料板待测试验件各维损伤特征的损伤状态识别结果进行融合，得到综合识别结果。