低温推进剂复合材料贮箱基体开裂预测方法 被引量：4

1

作者 任明法 张笑闻 +2 位作者 常鑫 黄诚 王博 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期1005-1012,共8页

基于六边形单胞模型,构建了宏细观结构力学响应场间的关联矩阵,建立了低温推进剂复合材料贮箱结构的宏细观一体化分析方法,采用工程常用的能够预测不同失效模式的宏细观强度准则,对机械和温度载荷下复合材料层合板的基体开裂进行预测。... 基于六边形单胞模型,构建了宏细观结构力学响应场间的关联矩阵,建立了低温推进剂复合材料贮箱结构的宏细观一体化分析方法,采用工程常用的能够预测不同失效模式的宏细观强度准则,对机械和温度载荷下复合材料层合板的基体开裂进行预测。结果表明:在机械载荷下,与试验数据相比,宏观Hashin准则、改进的宏观Tsai-Wu准则、细观最大应力准则和细观Hashin准则均具有良好的预测精度。但在温度载荷下,由于考虑了组分材料间热力学性能的不匹配,使用细观强度准则与宏观强度准则预测的结果相比具有一定差异。通过对不同载荷情况下基体开裂预测结果的分析,提出了采用细观最大应力准则作为基体开裂判据,同时结合考虑组分材料热力学性能差异影响的宏细观一体化分析方法,可以有效地对低温推进剂复合材料贮箱结构的基体开裂进行预测。 展开更多

关键词 复合材料贮箱 基体开裂 低温 单胞模型 强度准则 宏细观一体化分析方法

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飞行器异形复合材料贮箱设计与优化方法研究 被引量：2

2

作者 任明法 卜璠梓 +1 位作者 吴会强 刘德博 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2014年第A01期31-36,共6页

对复杂工况下的飞行器异形复合材料贮箱进行设计是比较困难的。本文通过建立异形复合材料贮箱的有限元模型，应用准网络设计法结合有限元数值仿真，对其层合复合材料进行初步设计；分别采用自适应模拟退火算法（ASA算法）和下山单纯形... 对复杂工况下的飞行器异形复合材料贮箱进行设计是比较困难的。本文通过建立异形复合材料贮箱的有限元模型，应用准网络设计法结合有限元数值仿真，对其层合复合材料进行初步设计；分别采用自适应模拟退火算法（ASA算法）和下山单纯形算法（DS算法）对复合材料铺层进行优化设计，以使结构质量最小化。结果表明，准网络设计法结合有限元数值仿真可以较好地对复合材料铺层进行初步设计，下山单纯形算法可能使结果落入局部最优解，但计算效率较高，自适应模拟退火算法可以得到全局最优解，但是计算效率较低。． 展开更多

关键词 异形复合材料贮箱 有限元 数值仿真 DS算法 ASA算法

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碳纤维缠绕复合气瓶自紧力和疲劳的数值模拟 被引量：11

3

作者 陈亮 孙红卫 +2 位作者 陈国清 任明法 周文龙 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期16-20,共5页

采用数值模拟方法研究了自紧工艺对碳纤维缠绕复合气瓶的应力分布和疲劳性能的影响。基于ANSYS商用有限元分析软件,考虑气瓶封头部分碳纤维缠绕层的角度和厚度沿封头子午线的连续变化,建立了有限元模型。分析验证了54 MPa自紧压力对复... 采用数值模拟方法研究了自紧工艺对碳纤维缠绕复合气瓶的应力分布和疲劳性能的影响。基于ANSYS商用有限元分析软件,考虑气瓶封头部分碳纤维缠绕层的角度和厚度沿封头子午线的连续变化,建立了有限元模型。分析验证了54 MPa自紧压力对复合气瓶零压和35 MPa工作压力下内衬和复合材料缠绕层应力的影响,并利用Coffin-Manson公式预测了复合气瓶的疲劳寿命。结果表明,自紧后复合气瓶内衬在工作压力下的最大应力减小了29.1%。有限元计算的疲劳寿命结果与实验测定结果之间的误差<8%,验证了有限元模型和计算方法的正确性。 展开更多

关键词 纤维缠绕气瓶 有限元 自紧力 疲劳寿命

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具有金属内衬缠绕压力容器成型全过程应力场分析 被引量：8

4

作者 陈浩然 任明法 王荣国 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期785-791,共7页

基于具有金属内衬复合材料缠绕容器缠绕、固化和预超压3个制造工艺过程的特点,提出一种温度参数当量法模型和虚实单元分析策略,以模拟在缠绕预张力工艺中的力学行为.根据固化反应动力学理论和热传导理论,对具有金属内衬的复合材料纤维... 基于具有金属内衬复合材料缠绕容器缠绕、固化和预超压3个制造工艺过程的特点,提出一种温度参数当量法模型和虚实单元分析策略,以模拟在缠绕预张力工艺中的力学行为.根据固化反应动力学理论和热传导理论,对具有金属内衬的复合材料纤维缠绕压力容器在固化工艺过程中瞬态温度、固化度和热应力场分布及其变化规律进行了数值分析.采用经典塑性理论为基础的非线性有限元方法,预测了预超压工艺后容器复合材料缠绕层和金属内衬内残余应力场的分布.以一典型的具有金属内衬复合材料纤维缠绕压力容器为例,讨论了在3个工艺过程中工艺参数对容器内应力场分布的影响.结果表明:适合的工艺参数能够提高压力容器的承载能力. 展开更多

关键词 过程应力场 缠绕容器 缠绕过程 固化工艺 预压力工艺 有限元法

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复合材料格栅结构稳定性分析 被引量：6

5

作者 何景轩 何国强 +1 位作者 任明法 侯晓 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期331-335,347,共6页

推导了复合材料层合壳单元和层合梁单元的切线刚度阵,并给出用于复合材料格栅结构分析的梁壳刚度阵,建立了相应的复合材料格栅壳体结构有限元模型,并对其特征值稳定性的计算进行了研究。考虑了单元剖分大小对结构屈曲临界力和模态波形... 推导了复合材料层合壳单元和层合梁单元的切线刚度阵,并给出用于复合材料格栅结构分析的梁壳刚度阵,建立了相应的复合材料格栅壳体结构有限元模型,并对其特征值稳定性的计算进行了研究。考虑了单元剖分大小对结构屈曲临界力和模态波形图的影响,并结合实际情况分析了边界条件变化对结构屈曲稳定性的影响,为工程中复合材料格栅结构的设计提供了有益结论。 展开更多

关键词 格栅结构 复合材料壳体 稳定性 有限元

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复合材料格栅结构屈曲特性分析 被引量：8

6

作者 何景轩 何国强 任明法 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期389-392,共4页

复合材料格栅结构是由连续纤维缠绕的斜向及环向肋和蒙皮组成的结构。基于Mindlin一阶剪切变形理论下的层合板和层合梁单元,模拟格栅结构的蒙皮和肋骨,通过空间坐标变换和利用蒙皮和肋骨的几何连续条件,获得了复合材料格栅结构的单元切... 复合材料格栅结构是由连续纤维缠绕的斜向及环向肋和蒙皮组成的结构。基于Mindlin一阶剪切变形理论下的层合板和层合梁单元,模拟格栅结构的蒙皮和肋骨,通过空间坐标变换和利用蒙皮和肋骨的几何连续条件,获得了复合材料格栅结构的单元切线刚度阵,并给出了复合材料格栅结构的屈曲有限元数值模拟方法。通过对设计状态的复合材料格栅结构的计算分析,并与实际轴压试验结果比对,,证明该计算方法可行,能够满足结构屈曲特性分析的要求。 展开更多

关键词 复合材料 格栅结构 屈曲 有限元分析

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裂纹扩展寿命模型的对比研究 被引量：3

7

作者 陈瑞峰 陈浩然 +2 位作者 任明法 何宇廷 傅祥炯 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 1997年第2期236-240,共5页

目前，已提出了许多种随机载荷谱裂纹扩展模型，但还很少有人对这些模型进行对比研究，并对工程应用提出建议。本文使用战斗机综合任务谱，对标准试件，用不同的裂纹扩展模型进行实际测算，并与试验值比较。通过研究得出了一些有益的结论。

关键词 随机载荷谱 裂纹扩展模型 应力强度应子

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复合型裂纹脆断主应变因子准则 被引量：3

8

作者 田常海 任明法 陈浩然 《大连理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2001年第2期139-143,共5页

提出了一种复合型裂纹脆断的主应变因子准则 .该准则为 :1 )定义垂直于裂纹扩展径向平面上的主应变ε1及极径 r的组合量 2πrε1为主应变因子ε1,裂纹将沿主应变因子取得最大值的径向扩展 ;2 )垂直于裂纹扩展径向平面上的主应变因子... 提出了一种复合型裂纹脆断的主应变因子准则 .该准则为 :1 )定义垂直于裂纹扩展径向平面上的主应变ε1及极径 r的组合量 2πrε1为主应变因子ε1,裂纹将沿主应变因子取得最大值的径向扩展 ;2 )垂直于裂纹扩展径向平面上的主应变因子的方向与原裂纹面法线方向的夹角为扩展裂纹面的扭转角 ,当主应变因子达到临界值时裂纹将失稳扩展 .由此导出了裂纹的开裂方向和裂纹面扭转角及断裂方程 . - 复合型裂纹断裂试验表明 :主应变因子准则与试验结果基本相符 ,利用其进行断裂评定较安全 . 展开更多

关键词 断裂准则 裂纹面扭转角 复合型裂纹 裂纹脆断 主应变因子准则 裂纹扩展

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基于响应面法的复合材料气瓶含缺陷内胆屈曲可靠性分析 被引量：5

9

作者 张国 刘宇琛 +3 位作者 张笑闻 薛姝楠 任明法 李刚 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期175-180,共6页

具有初始缺陷的内胆会对复合材料气瓶的服役性能造成严重危害,本文基于响应面法,提出了一种复合材料气瓶含初始缺陷内胆屈曲的可靠性分析方法。建立了铝合金6061内胆的T700/环氧复合材料气瓶的三维有限元模型,实现了复合材料气瓶内胆的... 具有初始缺陷的内胆会对复合材料气瓶的服役性能造成严重危害,本文基于响应面法,提出了一种复合材料气瓶含初始缺陷内胆屈曲的可靠性分析方法。建立了铝合金6061内胆的T700/环氧复合材料气瓶的三维有限元模型,实现了复合材料气瓶内胆的收缩屈曲分析。基于响应面方法,构造了复合材料气瓶极限状态方程,并假设结构中的随机变量服从高斯分布,开展了考虑几何尺寸和凹陷尺寸变化的气瓶结构可靠性分析,结果表明,在气瓶内胆加工过程中,直筒段厚度的离散性会严重影响气瓶结构的可靠性;直筒段半径、直筒段长度、封头段半径和封头段厚度在通用加工误差内对气瓶结构的可靠性影响较小;对本文定型气瓶,当内胆表面的凹陷半径超过10 mm,且深度超过2 mm时,气瓶结构的可靠性会严重降低。 展开更多

关键词 气瓶 金属内胆 缺陷 可靠性

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一种计及压载的裂纹扩展寿命模型

10

作者 陈瑞峰 陈浩然 +2 位作者 任明法 何宇廷 傅祥炯 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第4期480-484,共5页

在随机载荷谱中，往往存在压缩载荷的作用，而现有的模型对压载问题的考虑较少；基于闭合理论，建立了一种计及压载的裂纹扩展寿命模型，并对短裂纹问题以及三维裂纹问题进行了相应的处理．计算结果表明，此模型精度高、适用范围广．

关键词 载荷谱 裂纹扩展 压缩载荷 疲劳寿命模型

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基于动态本构模型的整流罩铰链系统自冲击分析 被引量：3

11

作者 唐霄汉 李彬 +3 位作者 李刚 郝鹏 陈聪 任明法 《计算力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期403-410,共8页

整流罩铰链系统结构分析是大型整流罩分离分析的重要环节,也是国内新一代运载火箭研制过程中的关键技术之一。基于30CrMnSiA和ZTC4-1的力学性能试验研究,得到材料的动态本构模型,并建立整流罩及动态本构模型下的铰链系统有限元模型。通... 整流罩铰链系统结构分析是大型整流罩分离分析的重要环节,也是国内新一代运载火箭研制过程中的关键技术之一。基于30CrMnSiA和ZTC4-1的力学性能试验研究,得到材料的动态本构模型,并建立整流罩及动态本构模型下的铰链系统有限元模型。通过非线性显式动力学分析方法,对铰链系统自冲击过程进行仿真,得到冲击作用下铰链系统的应力和应变情况,并通过内力分析得到自冲击过程中铰链系统的主要内力形式。最后,通过比较铰链系统动态本构与准静态本构下的自冲击响应,验证并说明了动态本构模型对铰链系统自冲击仿真的影响。计算结果表明,自冲击作用会使铰链系统发生塑性变形,且动态本构模型有利于反映真实结果,为新一代运载火箭的研制提供一定的参考价值。 展开更多

关键词 动态本构模型 有限元法 显式动力学 铰链系统 自冲击

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压载对裂纹超载迟滞作用的影响 被引量：3

12

作者 陈瑞峰 王利生 +2 位作者 任明法 何宇廷 傅祥炯 《大连理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第1期24-28,共5页

针对在随机载荷谱中拉超载对疲劳裂纹扩展的迟滞作用的研究较多，而对压载作用的研究很少的状况，着重研究了载荷谱中的压载对构件的疲劳寿命的影响．通过对裂纹尖端应力状态的研究，发现压载对超载迟滞现象有抵消作用；它使得有效应力... 针对在随机载荷谱中拉超载对疲劳裂纹扩展的迟滞作用的研究较多，而对压载作用的研究很少的状况，着重研究了载荷谱中的压载对构件的疲劳寿命的影响．通过对裂纹尖端应力状态的研究，发现压载对超载迟滞现象有抵消作用；它使得有效应力强度因子值增大。 展开更多

关键词 超载迟滞 闭合因子 压缩载荷 疲劳裂纹 裂纹扩展

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