陈海欢
,
张晓晶
,
汪海
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2010.4.016
研究植入工艺参数和材料性能对X-cor夹层结构剪切刚度的影响.通过对pin端部所受约束的细节分析,得到端部约束的三个等效弹簧系数表达式,用于X-cor夹层结构剪切刚度模型计算,并考察pin植入角度、端部斜切角、植入端深度、直径、材料性能和泡沫材料性能等参数对剪切刚度的影响规律.计算结果与试验结果吻合较好,该方法可用于预测X-cor夹层结构剪切刚度.参数分析结果表明,通过增大pin植入角度、pin轴向刚度以及pin直径可显著提高X-cor夹层结构的剪切刚度;pin端部斜切角和植入端深度是次要影响因素;另外,当选用的泡沫材料较刚硬时,不能忽略泡沫材料对结构剪切刚度的贡献.
关键词:
X-cor夹层结构
,
剪切刚度
,
端部约束
,
工艺参数
单杭英
,
肖军
,
李宁
,
尚伟
,
张向阳
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.011
通过力学分析得到考虑Z-Pin拉压受力情况的X-cor夹层结构剪切模量的解析式,并通过剪切刚度实验值和理论值的对比分析,得到考虑刚度折减系数M的修正理论公式.结果表明:加载过程中,Z-Pin从面板拔出是剪切刚度折减的原因.通过缩小Z-Pin长度的差异及提高Z-Pin从面板拉脱力的大小增大剪切刚度折减系数M,进而提高夹层结构的剪切刚度.
关键词:
X-cor夹层结构
,
剪切模量
,
刚度折减
,
修正理论公式
,
改进工艺方法
党旭丹
,
史少杰
,
肖军
机械工程材料
利用有限元软件分析了X-cor夹层结构的剪切强度及失效机理，提出了失效判据和材料刚度退化规则．明确了X-cor夹层结构的失效过程和模式；根据失效判据，采用有限元模型中发生刚度退化的单元及其分布模拟失效类型及扩展路径，说明了X-cor夹层结构的剪切失效机理。结果表明：在剪切载荷下，树脂区首先失效，然后是Z-pin拔出面板、Z-pin被剪断及Z-pin屈曲多重失效模式并存；有限元分析结果与试验数值吻合较好，说明了失效判据和刚度退化规则选择的有效性。
关键词:
X-cor夹层结构
,
剪切强度
,
Z-pin
,
有限元
,
失效判据
,
退化规则
党旭丹
,
谭永刚
,
肖军
,
李勇
,
原永虎
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2009.01.012
通过两种有限元模型的对比,提出了符合实际的X-cor夹层结构压缩模量有限元计算模型,利用大型有限元软件ANSYS对其压缩模量进行了数值计算,得到了X-cor夹层结构的应力场和压缩模量.研究了Z-pin半径、密度、植入角度和体积分数的改变对模型压缩模量的影响.结果表明:X-cor夹层结构压缩模量随Z-pin植入角度增加而减小,随Z-pin半径、密度和体积分数增加而增加,且与Z-pin体积分数呈线性关系,改变Z-pin半径与改变Z-pin密度对X-cor夹层结构压缩模量影响是等效的.通过有限元模型的计算,得到了X-cor夹层结构参数对其压缩模量的影响规律,验证了所提有限元模型的合理性.
关键词:
X-cor夹层结构
,
Z-pin
,
压缩模量
,
有限元
党旭丹
,
张红松
,
王新莉
,
肖军
,
陈海军
材料导报
X-cor夹层结构比强度高,比刚度大,有望取代传统蜂窝夹层结构作为航空航天器的主承力结构材料.采用真空固化成型工艺,通过改变Z-pin的植入参数制备了X-cor夹层结构,研究了Z-pin植入角度、植入间距和直径对其平压、剪切和拉伸性能的影响.研究结果表明,Z-pin的植入参数对X-cor夹层结构的力学性能影响显著.随Z-pin植入角度的增加X-cor夹层结构的平压性能降低,剪切性能增强,拉伸模量减小,拉伸强度先增加后减小.随Z-pin植入间距和直径增加,X-cor夹层结构力学性能均增加.与泡沫夹层结构相比,X-cor夹层结构压缩、剪切和拉伸模量的测试值分别提高了1.26～5.15倍、2.50～13.56倍和1.90～2.71倍,压缩、剪切和拉伸测试值分别提高了1.63～9.20倍、1.28～2.03倍和1.01～2.30倍.
关键词:
X-cor夹层结构
,
压缩性能
,
剪切性能
,
拉伸性能
党旭丹
,
肖军
,
李勇
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2008.06.020
作为一种新型复合材料夹层结构,X-cor夹层结构具有高刚性、抗冲击、损伤容限大等优点,可以取代传统蜂窝夹层结构作为航空航天器主承力结构材料.X-cor夹层结构的突出优点是具有可设计性,通过改变面板、芯材和增强物的几何物理参数,可以获得需要的力学性能.本文综述了国内外X-cor夹层结构力学性能的实验研究进展,讨论了静态载荷和动态载荷下X-cor夹层结构的力学性能、损伤机理和失效模式,提出了X-cor夹层结构尚需深入研究的各类问题.
关键词:
X-cor夹层结构
,
Z-pin
,
力学性能
,
失效
党旭丹
,
卫萌
,
王新莉
,
肖军
材料导报
通过分析X-cor夹层结构中Z-pin端部细观结构的显微镜照片,提出Z-pin端部树脂区椭圆形态的基本假设并建立X-cor夹层结构压缩模量的有限元模型,利用大型有限元软件ANSYS对其压缩模量进行数值计算,研究了Z-pin植入角度、直径和密度对X-cor夹层结构压缩模量的影响.结果表明,X-cor夹层结构的压缩模量随Z-pin植入角度的增加而减小,随Z-pin直径和密度的增加而增加.通过有限元计算,获得X-cor夹层结构参数对其压缩模量的影响规律,数值计算结果误差范围为士10％,验证所建立有限元模型的合理性,说明该模型可用于预测其压缩模量.
关键词:
X-cor夹层结构
,
Z-pin
,
压缩模量
,
有限元
原永虎
,
肖军
,
李勇
,
谭永刚
,
党旭丹
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2008.z1.100
研究了玻璃纤维制备复合材料夹层结构X-cor的工艺,探索了X-cor夹层结构压缩性能及植入角度、密度、Pin直径等因素对压缩性能的影响.同普通泡沫夹层结构相比,X-cor夹层结构的压缩强度提高9.7倍,压缩模量提高17.9倍.随着植入角的增加,单位体积分数的Pin对X-cor夹层结构的强度和模量的增强效率均提高;不同直径Pin对X-cor夹层结构影响不同,大直径Pin对X-cor夹层结构强度增强效率高;小直径Pin对X-cor夹层结构模量增强效率高.
关键词:
复合材料
,
X-cor夹层结构
,
玻璃纤维
,
压缩性能
党旭丹
,
卫萌
,
肖军
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2012.06.018
通过分析X-cor夹层结构中Z-pin端部的细观结构,提出Z-pin端部树脂区椭圆形态的基本假设并建立X-cor夹层结构拉伸模量的有限元模型,利用大型有限元软件ANSYS对其拉伸模量进行了数值计算.研究了Z pin植入角度、直径和密度的改变对X cor夹层结构拉伸模量的影响.结果表明:X-cor夹层结构的拉伸模量随Z-pin植入角度增加而减小,随Z-pin直径和密度增加而增加.通过有限元模型的计算,得到了X-cor夹层结构参数对其拉伸模量的影响规律,数值计算结果误差范围是±10％,验证了所提的有限元模型的合理性,说明该模型可用于预测其拉伸模量.
关键词:
X-cor夹层结构
,
Z-pin
,
拉伸模量
,
有限元
朱飞
,
还大军
,
肖军
,
李勇
航空材料学报
doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2016.000187
X-cor泡沫夹层结构是一种通过Z-pin技术增强泡沫夹芯的新型高性能夹层结构.在低速冲击下,X-cor夹层结构损伤失效机制复杂,通过在不同能量阶段对X-cor夹层结构失效行为进行分析,讨论Z-pin植入体积分数和泡沫芯材密度对失效行为的影响.低速冲击试样规格为Z-pin直径0.5 mm、植入角度为22°,分别改变泡沫类型和Z-pin植入体积分数进行实验,结果表明:6 J冲击能量下,冲击能量主要由面板分层承担,相对于未植入Z-pin试样,随着Z-pin植入体积分数的升高,面板分层面积最多减少了45.1%,而泡沫密度对分层面积影响不大;12 J冲击能量下,部分Z-pin发生失效,通过剩余压缩强度比发现,随着Z-pin植入体积分数的增加,剩余压缩强度比先增大后减小,植入体积分数为0.42%时最高,而此时泡沫密度增加,剩余压缩强度比也随之增加;当能量到达18 J时,芯材开始出现剪切裂纹,同时吸收大部分能量,较弱的芯材剩余压缩强度比大,而Z-pin植入体积分数越大,剩余压缩强度比反而越小.采用数值模拟的方法建立低速冲击模型,并将冲击后的结果直接传递应用于剩余压缩强度模型中,得到的结果比实验值偏高25%~29%.
关键词:
低速冲击
,
分层面积
,
X-cor夹层结构
,
剩余压缩强度
,
数值模拟
