復(fù)合材料層合板低速?zèng)_擊承載能力細(xì)觀力學(xué)有限元模型

根據(jù)復(fù)合材料的力學(xué)特性,結(jié)合有限元理論和工程經(jīng)驗(yàn),提出了一種計(jì)算復(fù)合材料加筋板結(jié)構(gòu)后屈曲承載能力的工程簡化理論與方法,并以復(fù)合材料j型加筋板計(jì)算模型為例,從工程角度說明了計(jì)算后屈曲承載能力的思路與公式.利用該方法通過算例計(jì)算,將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)該種復(fù)合材料加筋板穩(wěn)定性計(jì)算方法可以解決后屈曲的幾何非線性帶來的計(jì)算難度,能保持較高的精度,并可用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際應(yīng)用中.

復(fù)合材料在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)載荷作用下的損傷形式是十分復(fù)雜的,精確的模型能更深刻地揭示復(fù)合材料的損傷機(jī)理。以hahn和tsai提出的單向損傷模型為基礎(chǔ)建立了剛度遞降關(guān)系,運(yùn)用上述剛度遞降關(guān)系給出了一個(gè)疲勞壽命算例,計(jì)算數(shù)據(jù)與試驗(yàn)結(jié)果較為吻合,相對(duì)誤差分別為7.72%和8.79%。結(jié)果表明:材料在循環(huán)加載作用下的損傷過程大體上可以分為兩個(gè)階段;通過保留泰勒級(jí)數(shù)展開二次項(xiàng),能準(zhǔn)確模擬出材料的"突然死亡"行為。

對(duì)于豎向承載復(fù)合樁基,利用三維有限元數(shù)值模擬技術(shù)對(duì)其承載能力進(jìn)行分析。主要研究當(dāng)樁周土體為松砂時(shí),樁距對(duì)群樁側(cè)阻、端阻、承臺(tái)內(nèi)外區(qū)土阻力、群樁總承載力的影響,并將各自的群樁效應(yīng)系數(shù)與《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》jgj94—94中的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。

結(jié)合復(fù)合材料修正后的h-r混合變分原理,直接借助應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,推導(dǎo)了新的應(yīng)力模式,建立了復(fù)合材料層合板的雜交等參有限元列式。利用mathematica語言編程進(jìn)行數(shù)值實(shí)例分析,其計(jì)算結(jié)果與相關(guān)文獻(xiàn)的精確解以及abaqus軟件建模分析結(jié)果對(duì)比,實(shí)例證明該方法所得到的各個(gè)靜力學(xué)量更接近精確解,并且可用較少的網(wǎng)格劃分得到較精確的解。

對(duì)復(fù)合材料開孔層合板有限元建模過程中網(wǎng)格劃分方法進(jìn)行量化研究。應(yīng)用參數(shù)化的方法建立多種板寬孔徑比、多種鋪層比例的開孔層合板模型,逐級(jí)調(diào)整網(wǎng)格密度,計(jì)算單軸拉伸載荷作用下孔邊最大應(yīng)力集中系數(shù)。根據(jù)有限元結(jié)果,結(jié)合牛頓插值的數(shù)值計(jì)算方法,模擬出開孔層合板合理的網(wǎng)格密度劃分方程。然后,對(duì)該網(wǎng)格劃分方程下計(jì)算的數(shù)值解進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證與解析解驗(yàn)證。結(jié)果表明,這種網(wǎng)格密度劃分方程能有效地降低計(jì)算誤差,可以在板寬孔徑比大于3的復(fù)合材料開孔層合板的有限元計(jì)算中廣泛使用。

平面編織復(fù)合材料層合板低速?zèng)_擊后的拉伸性能

建立雙伸縮立柱的力學(xué)模型,依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn),分別計(jì)算出立柱在承受1.1倍偏載與2倍中心載荷的情況下,立柱各段的最大撓度及最大應(yīng)力。利用有限元分析軟件ansys對(duì)立柱在承受以上2種載荷的情況下進(jìn)行有限元分析,直觀地展現(xiàn)出立柱在受力時(shí)其應(yīng)力及位移的大小與分布。結(jié)果表明,力學(xué)計(jì)算結(jié)果和ansys分析結(jié)果基本一致,從而驗(yàn)證了有限元法在此結(jié)構(gòu)分析中的合理性。

基于施工風(fēng)險(xiǎn)及工程造價(jià)等因素考慮,南京長江隧道采用盾構(gòu)法施工。盾構(gòu)為圓形斷面,內(nèi)部為預(yù)制車道板、牛腿等結(jié)構(gòu),隨著使用年限的增加,車道板、牛腿逐漸出現(xiàn)開裂、滲水等現(xiàn)象。采用有限元對(duì)車道板及牛腿結(jié)構(gòu)內(nèi)力進(jìn)行了計(jì)算分析,結(jié)果表明,隧道行車道板的設(shè)計(jì)截面和配筋滿足規(guī)范要求,設(shè)計(jì)裂縫寬度也在規(guī)范要求范圍內(nèi),且有一定的富余。

復(fù)合材料力學(xué)性能復(fù)合材料 百科名片 橡塑復(fù)合材料 復(fù)合材料(compositematerials)，是由兩種或兩種以上不同性質(zhì)的材料，通過物理或化學(xué)的 方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)， 使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。復(fù)合材料的基體材料分為金 屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹 脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強(qiáng)材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳 化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質(zhì)細(xì)粒等。 目錄 歷史 分類 性能 成型方法 應(yīng)用 江蘇新型復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)園 展開 編輯本段 歷史 復(fù)合材料使用的歷史可以追溯到古代。從古至今沿用的稻草增強(qiáng)粘土和已使用上 百年的鋼筋混凝土均由兩種材料復(fù)合而成。20世紀(jì)40年代，因航空工業(yè)的需要，發(fā) 展了玻璃纖

本文介紹了有限元軟件abaqus的有限元建模和仿真分析的過程,并且應(yīng)用abaqus對(duì)層合板/夾層板的熱膨脹和熱彎曲問題進(jìn)行分析,建模過程中分別采用實(shí)體單元和殼單元兩種不同單元建模,分別對(duì)兩種單元建立模型的熱膨脹和熱彎曲問題仿真分析。通過與精確解的比較可以得出：實(shí)體單元可以更好的應(yīng)用于復(fù)合材料層合/夾層結(jié)構(gòu)的熱膨脹和熱彎曲問題。具有一定的工程指導(dǎo)意義。

針對(duì)目前預(yù)測(cè)瀝青混凝土彈性模量的主要方法(基于宏觀層面的試驗(yàn)法和經(jīng)驗(yàn)法)均未能反映其細(xì)觀結(jié)構(gòu)的問題,基于復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)方法建立了瀝青混凝土多相的2層嵌入式細(xì)觀力學(xué)模型,求解得到單夾雜復(fù)合材料的2個(gè)彈性常數(shù)(彈性模量和剪切模量);結(jié)合多步驟方法,即將各檔粒徑集料與空隙逐一投入,然后進(jìn)行均勻化,得到多夾雜復(fù)合材料彈性模量,并與試驗(yàn)值進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明:預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果基本相同;該方法能夠反映各組成材料在瀝青混凝土中所起的力學(xué)作用;瀝青混凝土的空隙率、瀝青膠漿的彈性模量對(duì)瀝青混凝土的彈性模量有重要影響。

寬w(mm)高h(yuǎn)(mm)厚度t(mm)a1(mm2)a2(mm2)a3(mm2)a4(mm2)yc1(mm)yc2(mm)yc3(mm) 1210450.918938.88188.1944.5522.50.45 2210450.918938.88188.1944.5522.50.45 3210451.02104320944.522.50.5 4210451.02104320944.522.50.5 5210451.123147.08229.7944.4522.50.55 6210451.123147.08229.7944.4522.50.55 7210451.225251.122410.5644.422.50.6 8210451.2

通過復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)力學(xué)方法,分析了石棉纖維/樹脂復(fù)合材料的力學(xué)工作機(jī)理,通過分析,石棉纖維/樹脂基復(fù)合材料力學(xué)性能的主要影響因素為:纖維的摻量、基體的抗裂應(yīng)力、纖維臨界體積等,并根據(jù)理論分析提出了改進(jìn)這種新型復(fù)合材料力學(xué)性能的設(shè)計(jì)方法。

根據(jù)彎曲和拉伸組合作用下的單根纖維的受力狀態(tài),提出了細(xì)觀變位約束模型以求解承受軸拉的隨機(jī)各向分布纖維增強(qiáng)混凝土的力學(xué)性能。將單根隨機(jī)纖維的理論解在三維空間進(jìn)行積分運(yùn)算,有效描述了受拉纖維混凝土開裂后的受力過程,并給出了復(fù)合材料拉伸應(yīng)力與裂紋張開位移、纖維傾斜角的函數(shù)關(guān)系,繪制的合成纖維混凝土曲線與試驗(yàn)結(jié)果有較好的一致性。

復(fù)合材料是一種比強(qiáng)度和比模量均較高的材料,通過鋪層角的優(yōu)化設(shè)計(jì),在一定范圍內(nèi)還可以改變其性能,提高其承載能力。復(fù)合材料已在大型風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中獲得成功應(yīng)用。葉片是風(fēng)力機(jī)受力最為復(fù)雜的部件,也是最重要的部件之一。風(fēng)力機(jī)想要獲得較高的風(fēng)能利用系數(shù)和較大的經(jīng)濟(jì)效益,其基礎(chǔ)就是設(shè)計(jì)良好的葉片。近年從全球風(fēng)力發(fā)電的現(xiàn)狀和趨勢(shì)來看,風(fēng)電裝機(jī)容量逐年上升,其根本原因就在于風(fēng)力發(fā)電所具有的環(huán)保性和可再生性,因此風(fēng)力發(fā)電還有巨大的發(fā)展空間。本文結(jié)合葉片的工作特性對(duì)某大型風(fēng)機(jī)復(fù)合材料葉片進(jìn)行了有限元分析,為保證風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的可靠性及經(jīng)濟(jì)性提供了依據(jù)。

針對(duì)空間結(jié)構(gòu)中常見的復(fù)合材料層合殼體結(jié)構(gòu)發(fā)展了一種多層相對(duì)自由度層合殼元。這種實(shí)體型殼元既可以用較粗的網(wǎng)格很好地模擬層合殼,又易與三維實(shí)體單元相連接,使變厚度、帶有補(bǔ)強(qiáng)的復(fù)合材料層合殼體等復(fù)雜結(jié)構(gòu)得以正確建模。同時(shí)運(yùn)用旋轉(zhuǎn)周期有限元技術(shù)對(duì)大規(guī)模的空間復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)成功實(shí)施了屈曲分析。數(shù)值算例驗(yàn)證了本文計(jì)算策略的有效性。

在cetrumt-2型試驗(yàn)機(jī)及l(fā)kdm-2000輪廓摩擦磨損儀上考察了氧化物顆粒填充pa1010復(fù)合材料的靜態(tài)蠕變特性與松馳特性,并從實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā),建立了一種新型的粘彈性力學(xué)模型.理論計(jì)算結(jié)果及實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明該模型能較好地反應(yīng)顆粒增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料的粘彈性質(zhì).

以屬性識(shí)別理論為基礎(chǔ),建立了水資源承載能力綜合評(píng)價(jià)屬性識(shí)別模型。結(jié)合淮河流域水資源承載能力的綜合評(píng)價(jià),并與其他評(píng)價(jià)方法的評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行了比較。結(jié)果表明:①屬性識(shí)別模型可以有效地解決水資源承載能力綜合評(píng)價(jià)問題,且設(shè)計(jì)合理、計(jì)算簡單;②淮河流域水資源開發(fā)已接近區(qū)域水資源承載力,因此開發(fā)潛力不大。

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在纖維石膏速成板-鋼筋混凝土密肋組合樓板靜力荷載試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上,利用adina軟件對(duì)組合樓板進(jìn)行非線性有限元分析。分析表明,組合樓板的三維有限元模型合理,計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好,并探討纖維石膏速成板對(duì)組合樓板承載力的貢獻(xiàn)度。

研究了在熱沖擊下任意形狀(僅一個(gè)方向有曲率)復(fù)合材料殼的非線性剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)響應(yīng)。根據(jù)mindlin理論,建立了任意形狀的復(fù)合材料殼的非線性應(yīng)變-位移關(guān)系。借助于數(shù)學(xué)理論以及幾何關(guān)系,描述了殼上任意點(diǎn)的變曲率。用虛功原理建立了動(dòng)力學(xué)變分方程,并采用等參單元對(duì)殼的連續(xù)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行離散,建立了中心剛體-復(fù)合材料殼的剛-柔耦合動(dòng)力學(xué)方程。用高斯積分計(jì)算常值陣,為了提高計(jì)算效率,采用廣義-α法結(jié)合newton-raph-son迭代法對(duì)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行積分。將采用該方法計(jì)算得到的頻率與ansys軟件計(jì)算得到的作對(duì)比,驗(yàn)證了模型的正確性。通過算例分析了在熱沖擊作用下復(fù)合材料殼的線性、非線性的動(dòng)力學(xué)特性,以及曲率、材料特性對(duì)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的影響。

本文介紹了大型運(yùn)載火箭地面靜力試驗(yàn)的技術(shù)要求，對(duì)安裝框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析。通過對(duì)安裝框架中關(guān)鍵部件的受力情況和模態(tài)的分析，計(jì)算出了安裝框架中升降平臺(tái)、固定平臺(tái)、承力框架的最大綜合等效應(yīng)力及其振動(dòng)頻率。