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题名连续纤维增强复合材料结构基频最大化设计
被引量：2
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作者
程长征
卞光耀
王选
龙凯
李景传
吴乔国
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机构
合肥工业大学工程力学系
合肥工业大学土木工程结构与材料安徽省重点实验室
华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室
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出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2020年第5期1422-1430,I0005,共10页
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基金
国家自然科学基金(11772114)
安徽省自然科学基金(2008085QA21)
中央高校基本科研业务费专项资金(PA2019GDQT0016,JZ2019HGBZ0127,PA2019GDPK0039,JZ2020HGTA0080)资助项目。
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文摘
与传统的金属材料相比,纤维增强复合材料在强度、刚度、抗断裂等诸多方面具备更优良的性能,目前纤维增强复合材料已在汽车、航空航天等工业领域得到了广泛应用.本文提出一种求解连续纤维增强复合材料结构无阻尼自由振动下的基频最大化问题的拓扑优化方法.为了实现结构拓扑构型与纤维角度的同步优化,建立了以准许的材料用量体积分数为约束、以结构的一阶特征值为目标函数的动力学拓扑优化模型,该模型包括表征结构拓扑构型的密度设计变量和表征纤维方向的角度设计变量.详细推导了特征值目标函数关于密度设计变量和角度设计变量的解析灵敏度列式,并采用移动渐进线方法 (method of moving asymptotes, MMA)进行了优化求解;最后通过3个数值算例验证本文方法的有效性,其中包括一个以刚度最大化为目标的静力学优化算例,和两个以一阶特征值为目标的动力学优化算例.结果表明,所提方法优化迭代过程稳健,收敛快,能够在实现结构拓扑构型与纤维角度的一体化优化的同时,有效提高结构的频率.
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关键词
拓扑优化
连续纤维
动力学优化
SIMP方法
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Keywords
topology optimization
continuous fiber
dynamic optimization
SIMP method
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分类号
O342
[理学—固体力学]
V257
[一般工业技术—材料科学与工程]
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题名金属/环氧/金属粘结体系的强韧和失效机制实验研究
被引量：5
- 2
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作者
李景传
梁立红
刘小明
马寒松
宋晶如
魏悦广
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机构
中国科学院力学研究所非线性力学国家重点实验室
中国科学院大学工程科学学院
北京大学工学院
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出处
《力学学报》
EI
CSCD
北大核心
2017年第6期1213-1222,共10页
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基金
国家自然科学基金资助项目(11432014,11672301)
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文摘
本文系统地开展了金属/环氧/金属胶结体系的强韧机理及失效行为实验研究,针对铝合金圆棒与铝合金圆棒通过环氧树脂胶层的各种斜截面方向粘结,实验观测了该体系的拉伸变形和失效行为,测量了界面失效载荷对胶层厚度和粘结界面倾斜角的依赖关系;通过引入胶结界面平均正应力、平均剪应力、平均正应变、平均剪应变等概念,可对界面失效强度进行测量,获得界面强度与界面粘结角度以及胶层厚度的关系,进而获得了铝合金/环氧胶层/铝合金体系的强度失效面以及胶结界面的断裂能和胶结体系的能量释放率.上述研究结果为深入认识金属胶结体系的强韧性能和失效机制提供了科学依据,对金属胶结体系的优化设计和性能评判具有重要指导意义.研究结果表明,铝合金/环氧胶层/铝合金体系的拉伸失效总体呈弹脆性破坏特征,失效表现为胶层粘结界面的断裂,失效强度和界面断裂能在胶层厚度为百微米量级时表现出强烈的尺度效应:界面粘结强度随着胶层厚度的减小而显著增大,临界状态的平均正应力和平均剪应力在强度破坏面上近似位于同一圆上,界面断裂能随着胶层厚度的减小而显著减小;与此同时,界面失效强度和界面断裂能也密切依赖于界面粘结角度.
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关键词
金属胶结
胶层厚度
失效载荷
失效强度
界面能
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Keywords
metal bind
adhesive layer thickness
failure load
failure strength
interfacial energy
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分类号
TG49
[金属学及工艺—焊接]
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