郑锡涛
,
孙秦
,
李野
,
柴亚南
,
曹正华
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2006.06.005
探索了全厚度缝合复合材料闭孔泡沫芯夹层结构低成本制造的工艺可行性及其潜在的结构效益.选用3种夹层结构形式,即相同材料和工艺制造的未缝合泡沫芯夹层和缝合泡沫芯夹层结构及密度相近的Nomex蜂窝夹层结构,完成了密度测定、三点弯曲、平面拉伸和压缩、夹层剪切、结构侧压和损伤阻抗/损伤容限等7项实验研究.结果表明,泡沫芯夹层结构缝合后,显著提高了弯曲强度/质量比、弯曲刚度/质量比、面外拉伸压缩强度、剪切强度和模量、侧压强度和模量、冲击后压缩(CAI)强度和破坏应变.这种新型结构形式承载能力强、结构效率高、制造维护成本低,可以在飞机轻质机体结构设计中采用.
关键词:
复合材料
,
泡沫夹芯
,
全厚度缝合
,
结构效率
,
低成本
,
损伤容限
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
杨宇
,
柴亚南
,
迟坚
,
陈向明
,
林国伟
复合材料学报
试验研究了复合材料层压板的铺层方向以及裂纹混合比对层间裂纹分层扩展的影响规律.试验结果显示:在非0°单向板的Ⅰ型层间裂纹分层扩展过程中,会出现层间裂纹穿过分层开裂面的铺层而偏离到相邻铺层间扩展的现象,而0°铺层具有阻止该裂纹偏离扩展的作用;在不同裂纹混合比的层压板分层开裂试验中,相应的0°单向板的断裂韧性均可以作为下限值而偏安全;混合断裂韧性(Ⅰ型断裂韧性+Ⅱ型断裂韧性)随着裂纹混合比的变化呈现类似正弦曲线的变化规律.
关键词:
分层开裂
,
断裂韧性
,
铺层方向
,
裂纹混合比
杨宇
,
孙侠生
,
杨胜春
,
沈真
,
柴亚南
复合材料学报
为了研究含冲击损伤复合材料层压板的压缩破坏机制，通过前后表面超声C扫描获得分层损伤在层压板内的分布情况，使用应变片获取层压板两面的应变场，采用声发射观察层压板压缩破坏过程。研究发现：冲击分层损伤在厚度方向上的非对称分布引起层压板内部出现严重的应力集中，致使纤维断裂并最终导致层压板整体破坏；导致含冲击损伤层压板压缩破坏的主要原因为纤维断裂而非分层扩展。
关键词:
冲击损伤
,
破坏机制
,
分层开裂
,
纤维断裂
,
无损检测
王春寿
,
陈普会
,
隋晓东
,
王进
,
柴亚南
,
李新祥
复合材料学报
采用商业有限元软件ABAQUS对盒段的后屈曲承载能力进行了分析,重点研究了在弯扭载荷条件下后屈曲诱发的盒段蒙皮/缘条界面的失效问题.在此基础上,采用缝线对墙缘条与蒙皮的界面进行增强,应用粘接元模拟缝线,研究缝线对复合材料多墙盒段的破坏模式和承载能力的影响,并对缝线增强后的盒段的承载能力进行了试验研究.有限元分析表明,复合材料多墙盒段具有较长的后屈曲历程,采用缝线增强技术能够明显改善盒段的后屈曲承载能力,预测结果与试验值吻合良好,而且预测的失效模式也与试验结果一致.
关键词:
复合材料
,
多墙盒段
,
试验
,
后屈曲
,
缝线
,
承载能力
余治国
,
柴亚南
,
宋笔锋
机械工程材料
用自定义的缝线模型和Cohesive单元方法,模拟了复合材料非缝合/缝合胶接L型筋条-蒙皮结构胶接界面在拉脱载荷作用下的失效过程;分析了第一排缝线位置和筋条突缘宽度对界面强度的影响.结果表明:对于非缝合结构,在载荷中心线附近区域,裂纹扩展受Ⅰ,Ⅱ型裂纹的共同作用;远离载荷中心线的区域,裂纹扩展时Ⅱ型裂纹起主导作用;对于缝合结构,裂纹扩展过程中载荷出现多次波动,载荷在第一排缝线断裂时达到峰值(拉脱强度);将第一排缝线缝合在筋条倒角与蒙皮接触的切点处,结构的强度较第一排缝线距离中心线8 mm时的提高了118.5%;筋条突缘宽度从25 mm降为20 mm后,强度下降了约18.2%,而从20 mm降至15 mm,强度几乎没有变化.
关键词:
筋争蒙皮结构
,
界面失效
,
拉脱强度
,
缝合位置
陈向明
,
柴亚南
,
沈真
复合材料学报
为解决复合材料接头强度分析中由于接触造成的收敛困难问题，自定义了具有特殊本构关系的粘接元用来模拟接触，该单元只能传递压力而不能传递拉力。自定义的粘接元被置于两接触对之间用来传递接触压力，从而保证了接触体之间在接触面上的变形协调关系。同时，建立了复合材料单钉接头的三维累积损伤有限元模型。基于文献中材料性能退化模型，对纤维及基体压缩破坏的刚度退化模式做了改进，并利用自定义粘接元接触技术及改进后的刚度退化方法对模型进行了有限元模拟。最后对四组相应试验件进行了试验验证，试验结果和模拟结果吻合较好，证明了自定义粘接元接触技术以及文中模型和算法的有效性。
关键词:
白定义粘接元
,
接触模拟
,
复合材料
,
单钉接头
,
刚度衰减
张阿盈
,
柴亚南
,
关德新
复合材料学报
对几种铺层的非对称／非均衡层压板在纯弯载荷下的耦合变形进行了模拟分析，并进行了板宽、板厚等参数的影响分析，在此基础上设计了一套四点弯曲柔性支持装置。采用该装置对两种铺层的非对称／非均衡层压板进行了柔性四点弯曲试验，并与常规四点弯曲试验进行了对比。柔性四点弯曲装置对非对称／非均衡层压板施加弯曲载荷的同时没有限制试件的扭转变形，而常规四点弯曲几乎完全限制了非对称／非均衡层压板的扭转变形。柔性四点弯曲加载装置基本上达到了设计要求，可用于非对称／非均衡层压板弯一扭耦合系数的测试。
关键词:
非对称/非均衡
,
弯一扭耦合变形
,
柔性支持
,
四点弯曲试验
,
弯一扭耦合系数
