杨家勇
,
孔斌
,
蒋坤
,
曾增
,
张龙
,
王波
材料开发与应用
波纹蒙皮结构能够有效的缓解机翼结构在高温下产生的热应力,本文对两种加强槽形式(圆弧形与直角形加强槽)的钛合金波纹蒙皮结构热应力进行了分析,研究了加强槽半径(宽度),加强槽深度对结构支座端和加强槽中面处应力的影响.研究结果表明,(1)加强槽能够有效的将结构应力汇集至槽内,使得结构其他区域应力水平下降.(2)与固支边界条件相比,简支边界条件下结构整体应力水平更小.(3)存在一个加强槽半径(宽度)和深度的临界取值区域,当加强槽半径(宽度)和深度在该区域内,结构支座端和对称面上的应力随加强槽半径(宽度)和深度增加而减小,从而提高结构的承载能力.(4)相同的加强槽半径(宽度)和深度时,直角形型加强槽的整体应力水平较小.
关键词:
机翼蒙皮
,
波纹结构
,
热应力
,
参数分析
,
钛合金
孔斌
,
叶强报
,
陈普会
,
柴亚南
复合材料学报
研究了复合材料整体加筋板在轴压作用下的后屈曲传载机制:采用商业有限元软件ABAQUS建立加筋板有限元模型,对其轴压后屈曲过程进行了模拟;并对局部屈曲和总体屈曲阶段的内力情况以及传载特性进行了细致的分析,获得了节点线与反节点线的合力和力矩的分布规律.计算结果与试验数据吻合良好.最后指出了节点线与反节点线是后屈曲阶段缘条/蒙皮界面最先可能失效的位置,并指出了诱发失效的主要原因分别为合力矩M_(xy),和M_y.
关键词:
复合材料
,
整体加筋板
,
后屈曲
,
传载机制
,
内力
孔斌
,
叶强
,
陈普会
,
柴亚南
复合材料学报
应用商业有限元软件ABAQUS中的内聚单元,对后屈曲诱发的复合材料整体加筋板的缘条/蒙皮界面的失效进行了分析.基于有限元结果,提出了缘条/蒙皮界面内力的提取方法并研究了其变化规律.为了研究缘条/蒙皮刚度比对界面失效的影响以及失效时界面内力之间的关系,以缘条厚度为参数进行参数化建模,给出了界面脱胶的失效准则和失效包线.最后对缘条/蒙皮厚度比和刚度比提出了设计建议.
关键词:
复合材料
,
整体加筋板
,
后屈曲
,
内聚单元
,
失效表征
李梦佳
,
陈普会
,
孔斌
,
彭涛
,
姚正兰
,
邱学仕
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.201502.002
利用二维平面应变模型对Z-pin增强T型接头试样进行失效分析,采用内聚力模型模拟界面的破坏情况,通过在分层的上下界面加入非线性弹簧元模拟Z-pin的增强作用,非线性弹簧元的力学性能(桥联律)由细观力学方法获得,数值结果与试验值吻合较好.在已验证有限元方法的基础上,研究了Z-pin直径、密度及植入角度等对T型接头拉脱承载能力的影响.结果表明:Z-pin增强可显著提高T型接头的拉脱承载能力,与未Z-pin增强的T型接头相比,Z-pin增强明显延缓了掉载;T型接头的拉脱承载能力随Z-pin直径和密度的增加而增大,随植入角度的增大而减小;在所研究的角度范围内,当植入角度为60°时,T型接头的拉脱承载能力最好;Z-pin直径和密度对拉脱承载能力的影响远比植入角度的影响显著.
关键词:
复合材料
,
T型接头
,
Z-pin
,
非线性弹簧
,
桥联律
曾增
,
张庆茂
,
刘伟先
,
孔斌
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20141031.003
采用细观力学方法对单向C/SiC陶瓷基复合材料的基体失效机制进行了研究.利用剪滞理论模型和临界基体应变能(CMSE)准则预测了C/SiC陶瓷基复合材料受拉时基体开裂失效过程,获得了单向C/SiC陶瓷基复合材料基体开裂段的应力-应变曲线.并将扩展有限元法(XFEM)用于该开裂过程的模拟,得到了对应的应力-应变曲线.研究结果表明,采用剪滞理论模型、CMSE和采用XFEM得到的计算结果与相关的实验结果三者能较好地吻合,证明了计算方法的有效性.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
剪滞理论
,
失效模型
,
基体开裂
,
扩展有限元法
李梦佳
,
陈普会
,
孔斌
,
彭涛
,
姚正兰
,
邱学仕
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151013.004
利用二维平面应变模型对缝合增强试验件进行失效分析,采用内聚力模型模拟界面的破坏情况,通过在分层的上下界面加入非线性弹簧元来模拟缝线的增强作用,非线性弹簧元的力学性能(桥联律)由细观力学方法获得.有限元分析结果与试验值吻合较好.在此基础上,对缘条区的缝合增强进行缝线的材料、直径和缝合密度的参数化分析,研究各参数对T型接头拉脱承载能力的影响.结果表明:缝合可显著提高T型接头的拉脱承载能力,同时能使其在较大的加载位移下仍保持较高的承载性能.T型接头的拉脱承载能力随缝线直径和缝合密度的增大而增大,且直径和密度的影响显著.缝线的拉伸强度是影响缝线性能最主要的因素,T型接头的拉脱强度随缝线拉伸强度的升高而升高.T型接头的拉脱强度随缝线拉伸模量的降低而升高,但拉伸模量的影响较拉伸强度的影响小.
关键词:
复合材料
,
T型接头
,
缝合
,
非线性弹簧
,
桥联律
李梦佳
,
陈普会
,
孔斌
,
彭涛
,
姚正兰
,
邱学仕
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150930.002
在关于拉脱载荷下Z-pin增强T型接头的有限元模拟方法基础上,通过对2组蒙皮厚度分别为7.2 mm和4.0 mm的试验件的试验结果进行分析,研究了T型接头蒙皮厚度对 Z-pin增强效果的影响。结果表明：Z-pin增强效果随着蒙皮厚度的减小而增大。蒙皮厚度大于5 mm,Z-pin不能提高结构的最大承载能力,但可显著提高结构首次掉载后的承载性能,使T型接头在较大的加载位移下仍保持较高的承载能力；无论蒙皮厚薄,结构首次掉载后,各Z-pin增强T型接头可达到的载荷平台是相当的,且该载荷平台随蒙皮的变厚有降低的趋势。
关键词:
复合材料
,
T型接头
,
Z-pin
,
蒙皮厚度
,
有限元模拟
孔斌
,
陈普会
,
陈炎
复合材料学报
在飞机结构设计中,为高效完成复合材料加筋板结构设计,亟需一种快速有效的复合材料整体加筋板后屈曲失效评估方法.采用商业有限元软件ABAQUS建立了加筋板有限元模型,研究了复合材料整体加筋板的轴压后屈曲失效评估方法,即“整体局部”法.通过对单筋条壁板后屈曲的失效分析发现,“整体局部”法可得到初始脱胶时的位移和载荷值以及较准确的破坏载荷值,是一种能有效确定加筋板后屈曲失效情况的快速评估方法,对提高结构设计效率和减轻飞机结构质量具有重要的工程意义.
关键词:
复合材料
,
整体加筋板
,
后屈曲
,
失效评估
,
内聚力模型
