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拉伸-剪切耦合层合板优化设计及其应用
1
作者 李谨 唐国金 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第5期121-127,共7页
针对标准铺层拉伸-剪切耦合层合板耦合效应弱的缺点,提出利用优化法的自由铺层拉伸-剪切耦合层合板的设计方法。推导了只具有拉伸-剪切耦合效应的层合板应满足的条件。优化得到了7-14层的自由铺层拉伸-剪切耦合对称层合板。对比分析了... 针对标准铺层拉伸-剪切耦合层合板耦合效应弱的缺点,提出利用优化法的自由铺层拉伸-剪切耦合层合板的设计方法。推导了只具有拉伸-剪切耦合效应的层合板应满足的条件。优化得到了7-14层的自由铺层拉伸-剪切耦合对称层合板。对比分析了自由与标准铺层拉伸-剪切耦合层合板的屈曲强度与稳定性。采用自由铺层拉伸-剪切耦合层合板设计了拉伸-扭转耦合结构。研究表明：自由铺层的拉伸-剪切耦合层合板的屈曲强度以及稳定性要显著弱于标准铺层层合板,但具有更强的耦合效应;随着层数的增加,自由铺层的拉伸-剪切耦合层合板的最大耦合效应逐渐减小。 展开更多
关键词 拉伸-剪切耦合效应 层合板 优化设计 屈曲强度 拉伸-扭转耦合
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单向短切纤维增强复合材料(UACS)层合板的开孔效应 被引量：1
2
作者 于苏东 张旭彤 +4 位作者 王一帆 黄印远 张思祺 FELIX Thompson Eshun 胡军峰 《南京工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第5期541-547,共7页
单向短切纤维增强复合材料(UACS)与传统短纤维增强聚合物复合材料(SFRP)相比,在保持优异纤维流动性的同时,表现出更高的强度,应用前景更加广泛。在实际应用过程中,通常需要对层合板进行开孔,因此,有必要研究层合板的许用应力与损伤容限... 单向短切纤维增强复合材料(UACS)与传统短纤维增强聚合物复合材料(SFRP)相比,在保持优异纤维流动性的同时,表现出更高的强度,应用前景更加广泛。在实际应用过程中,通常需要对层合板进行开孔,因此,有必要研究层合板的许用应力与损伤容限。通过有限元方法(FEM)研究有孔与无孔UACS层合板的损伤模式以及抗拉强度。结果表明:无孔UACS层合板抗拉强度为520.67 MPa;与此相比,4、6、8、10 mm孔径的UACS层合板抗拉强度分别降低了13.6%、38.2%、50.6%、62.0%。UACS层合板损伤均开始于0°和±45°层之间,无孔层合板损伤开始于±45°层切口附近,开孔层合板损伤开始于±45°层孔周围的切口附近;无孔层合板的最终失效模式为纤维断裂,而开孔层合板的最终失效模式为分层断裂。模拟结果与试验结果基本吻合,验证了层合板模型的可靠性。 展开更多
关键词 单向短切纤维增强复合材料层合板 开孔 拉伸 损伤扩展 尺寸效应
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层合梁拉伸和弯曲耦合效应分析
3
作者 马功勋 《南京化工大学学报》 2001年第4期69-70,共2页
建立了规则非对称正交层合梁在拉伸和弯曲耦合时的位移微分方程 ,其耦合效应依赖于铺层的组数和材料主向弹性模量的比值。当铺层组数大于 8时 。
关键词 层合梁 位移 拉伸 弯曲 耦合效应 应变
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基于非对称铺层的复合材料弯扭耦合结构设计与试验验证
4
作者 崔达 张鸣昊 李道奎 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期2888-2901,共14页
复合材料弯扭耦合结构在前掠翼飞机机翼的结构设计中具有重要的应用价值.现有研究主要基于对称铺层复合材料设计弯扭耦合结构,存在设计域窄及耦合效应不足等问题.非对称铺层复合材料有望解决上述问题,但因其易产生固化变形,目前未能在... 复合材料弯扭耦合结构在前掠翼飞机机翼的结构设计中具有重要的应用价值.现有研究主要基于对称铺层复合材料设计弯扭耦合结构,存在设计域窄及耦合效应不足等问题.非对称铺层复合材料有望解决上述问题,但因其易产生固化变形,目前未能在工程实际中得到应用.文章首先引入层合板的几何因子和材料常数,推导了拉剪多耦合效应层合板的湿热稳定解析条件;其次,利用湿热稳定的拉剪多耦合效应层合板构造了变截面弯扭耦合盒型结构模型,并利用遗传算法-序列二次规划(genetic algorithm-sequential quadratic program,GASQP)混合优化算法实现了结构的非对称铺层优化设计,使得结构在不发生固化变形的同时显著提升了耦合效应;然后,对弯扭耦合结构的湿热稳定性和弯扭耦合效应进行了数值仿真验证,并利用Monte Carlo方法进行了耦合效应的鲁棒性分析;最后,设计并完成了弯扭耦合效应的测量试验,验证了理论设计的正确性和可行性.结果表明:当铺层角度满足湿热稳定条件时,非对称弯扭耦合结构不会发生固化变形;非对称铺层设计可以显著提升耦合效应,最大可达90%以上. 展开更多
关键词 湿热稳定 拉剪多耦合效应层合板 弯扭耦合结构 优化设计 试验验证
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平纹编织C/SiC复合材料层合板偏轴拉伸性能研究 被引量：5
5
作者 甄文强 王波 +1 位作者 李潘 矫桂琼 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2014年第6期856-861,共6页
通过理论和试验方法,分析了平纹编织C/Si C复合材料的偏轴拉伸性能。在室温下进行(0°/90°)和(±45°)、(30°/60°)试件的轴向拉伸试验和(0°/90°)试件的面内剪切试验。结果表明,材料的面内力学性... 通过理论和试验方法,分析了平纹编织C/Si C复合材料的偏轴拉伸性能。在室温下进行(0°/90°)和(±45°)、(30°/60°)试件的轴向拉伸试验和(0°/90°)试件的面内剪切试验。结果表明,材料的面内力学性能与材料纤维的方向角有明显的关系。经典层合板理论在初始低应力阶段仍然适用于平纹编织C/Si C复合材料,但随着载荷的增大,由于拉剪损伤耦合效应的影响,计算的应力-应变曲线逐渐偏离试验曲线。根据试验数据,给出了拉剪耦合的影响公式,对经典层合板理论模型进行修正,由修正后模型得到的计算应力-应变曲线与实测曲线吻合很好。 展开更多
关键词 C/SIC复合材料 偏轴性能 拉剪损伤耦合 经典层合板理论
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带孔复合材料层板动态拉伸破坏的应变率效应 被引量：4
6
作者 荆臻 田常录 +3 位作者 吴健 王纬波 赵军华 孙琎 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期55-62,共8页
采用三维Hashin准则作为纤维束损伤判据,根据材料不同损伤模式制定相应的材料性能退化方案,并考虑应变率效应对材料的强度性能进行修正,建立含孔复合材料层合板的渐进损伤分析模型,模拟材料在不同应变率下的损伤破坏过程。通过动态拉伸... 采用三维Hashin准则作为纤维束损伤判据,根据材料不同损伤模式制定相应的材料性能退化方案,并考虑应变率效应对材料的强度性能进行修正,建立含孔复合材料层合板的渐进损伤分析模型,模拟材料在不同应变率下的损伤破坏过程。通过动态拉伸试验,获得材料在不同应变率下的载荷-位移关系及孔边不同位置的时间-应变关系,讨论了应变率对材料拉伸性能的影响及试件孔边的应力集中情况。有限元分析结果与试验数据相一致,证明了本文所提出分析模型的正确性和有效性。 展开更多
关键词 带孔层合板 应变率效应 冲击拉伸 应力集中
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S2/430LV复合材料拉——剪疲劳材料许用值试验 被引量：5
7
作者 陈国涛 邓波 梅志远 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2016年第3期55-60,共6页
面内纵横剪切强度是衡量复合材料层合板强度特性的重要指标之一,而S2/430LV复合材料是目前较为常用的一种典型舰用复合材料体系。首先,依据规范GB/T 3355-2005开展±45°面内拉—剪强度试验研究,测试结果表明,在拉—剪载荷作用... 面内纵横剪切强度是衡量复合材料层合板强度特性的重要指标之一,而S2/430LV复合材料是目前较为常用的一种典型舰用复合材料体系。首先,依据规范GB/T 3355-2005开展±45°面内拉—剪强度试验研究,测试结果表明,在拉—剪载荷作用下,S2/430LV复合材料的载荷/位移曲线存在两阶段和弧形过渡区特征。取初始损伤后的线性段与弧形段的切点为剪切强度的基准点(对应剪切强度为τB),分别选取不同折减系数下的载荷值来开展拉—剪疲劳特性、疲劳承载后剩余刚度和强度试验研究。结果表明:计及机械疲劳承载时,S2/430LV复合材料面内剪切强度材料许用值的折减系数可取为0.75。该结论对舰艇复合材料结构可靠性设计与分析具有重要的参考意义。 展开更多
关键词 面内纵横剪切强度 复合材料层合板 拉-剪疲劳 折减系数
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非对称层合悬臂板变形耦合的数值分析 被引量：1
8
作者 马功勋 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 1995年第5期25-29,共5页
根据自由角点形变分析，借助中心差分和向后差分确定板面内位移分量的补充表达式。应用差分法导出规则非对称层合悬臂板在横向荷载作用下的位移方程组。对于非对称层合板提供了一种计算变形耦合的数值方法。计算了碳／环氧Ｔ３００／５... 根据自由角点形变分析，借助中心差分和向后差分确定板面内位移分量的补充表达式。应用差分法导出规则非对称层合悬臂板在横向荷载作用下的位移方程组。对于非对称层合板提供了一种计算变形耦合的数值方法。计算了碳／环氧Ｔ３００／５２０８非对称层合悬臂方板的拉伸－弯曲的耦合效应。 展开更多
关键词 非对称 层合板 荷载 差分方法 耦合效应
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压电层合板层间应力新研究 被引量：1
9
作者 张东锋 姚勇 《材料导报》 EI CAS CSCD 2002年第9期24-25,71,共3页
综述了压电层合板数值分析方面的一些进展,在一般层合板理论的基础上提出一个多层压电层合板单元,依据线性压电理论建立压电层合板单元的杂交元模型,利用三维8节点块状单元建立多层压电层合板的有限元列式,解决了压电层合板层间应力的... 综述了压电层合板数值分析方面的一些进展,在一般层合板理论的基础上提出一个多层压电层合板单元,依据线性压电理论建立压电层合板单元的杂交元模型,利用三维8节点块状单元建立多层压电层合板的有限元列式,解决了压电层合板层间应力的连续性。 展开更多
关键词 压电层合板 层间应力 力电耦合效应 压电本构方程 杂交元模型 结构
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铺层角度对碳纤维/环氧树脂基复合材料板等效刚度的影响 被引量：4
10
作者 步鹏飞 任辉启 阮文俊 《南京理工大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期537-544,共8页
为了准确计算复合材料等效刚度,指导复合材料设计过程中铺层角度的选择。该文基于经典层合板理论,建立了考虑拉剪耦合效应的三维层合板等效刚度计算方法。基于该方法对碳纤维/环氧树脂基复合材料板等效刚度随铺层角的变化趋势进行了分析... 为了准确计算复合材料等效刚度,指导复合材料设计过程中铺层角度的选择。该文基于经典层合板理论,建立了考虑拉剪耦合效应的三维层合板等效刚度计算方法。基于该方法对碳纤维/环氧树脂基复合材料板等效刚度随铺层角的变化趋势进行了分析,结果显示:随着铺层角θ1的增加,铺层方式为(θ_(1))_(25)/(θ_(2))_(25)的层合板的面内轴向刚度E_(x)、横向刚度E_(y)的变化曲线包含变化率显著不同的两个阶段;法向刚度E_(z)呈正弦变化趋势且当正交铺层时有最大值;面内剪切刚度G_(xy)在θ_(1)=45°且θ_(2)=135°时有最大值;面外剪切刚度G_(xz)和G_(yz)变化曲线关于θ_(2)=90°对称。通过比较层合板与单向板等效刚度发现,选择合适的铺层角度组合能够有效提高结构的法向刚度和面内剪切刚度。 展开更多
关键词 碳纤维 复合材料 层合板理论 拉剪耦合 等效刚度 铺层角
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