纤维复合材料层合板在四点弯曲载荷下的损伤分析 被引量：11

1

作者 赵玉卿 姜峰 黄争鸣 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2020年第2期10-18,共9页

实验测试了T300/7901碳纤维复合材料[0/90]8s层合板在四点弯曲静载下的载荷-位移响应及破坏载荷。基于桥联模型,在商用软件Abaqus/CAE中实现对该层合板在四点弯曲静载条件下的层内以及层间损伤破坏进行模拟分析。分析方法分为四个部分:... 实验测试了T300/7901碳纤维复合材料[0/90]8s层合板在四点弯曲静载下的载荷-位移响应及破坏载荷。基于桥联模型,在商用软件Abaqus/CAE中实现对该层合板在四点弯曲静载条件下的层内以及层间损伤破坏进行模拟分析。分析方法分为四个部分:仅利用组分材料数据,基于桥联模型对单向复合材料层的本构关系建模;利用考虑三维应力的Hashin判据预报复合材料层的纤维拉伸、压缩损伤及基体拉伸、压缩损伤;出现组分材料损伤后对相应材料点采用Camando方法进行刚度退化;在复合材料单层中间插入薄的纯树脂层,通过树脂层的损伤破坏分析层间分层。在Abaqus/Explicit模块中,利用子程序VUMAT完成以上材料建模分析;将模拟结果与实验数据进行对比。结果表明,模拟得到的载荷-位移曲线及破坏载荷与实验结果吻合很好,所提出的材料模型能有效预报纤维复合材料层合板的层内及层间损伤破坏情况。 展开更多

关键词 纤维复合材料层合板 四点弯曲 层间树脂层 渐进损伤模型

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碳纤维复合材料层合板压延筋设计与优化 被引量：2

2

作者 白煜 丁晓红 《农业装备与车辆工程》 2017年第5期37-40,45,共5页

为满足结构轻量化的需求,碳纤维复合材料的使用越来越普及,综合采用轻量化材料和结构优化设计技术,提出一种碳纤维复合材料层合板压延筋设计方法。新型结构在考虑复合材料结构模具成型方式的前提下,利用形貌优化设计方法在复合材料层合... 为满足结构轻量化的需求,碳纤维复合材料的使用越来越普及,综合采用轻量化材料和结构优化设计技术,提出一种碳纤维复合材料层合板压延筋设计方法。新型结构在考虑复合材料结构模具成型方式的前提下,利用形貌优化设计方法在复合材料层合板成型过程中布置类似压延筋结构,以提高层合板结构刚度和稳定性,然后通过碳纤维层合板的优化设计,提高结构整体刚度,降低层合板质量。结果表明,新型层合板结构使平板整体刚度增加了97.84%,提升效果明显,压延筋结构形式在层合板中的应用效果显著。 展开更多

关键词 碳纤维复合材料层合板 形貌优化 压延筋

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碳纤维复合材料层合板低速冲击影响因素 被引量：10

3

作者 张华伟 邵延汤 +2 位作者 向陈世 王新刚 吴佳璐 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期222-229,共8页

针对碳纤维复合材料层合板在冲击载荷作用下易发生不同形式损伤的实际情况,基于ABAQUS软件建立了碳纤维复合材料层合板低速冲击模型,分析了低速冲击工况下复合材料板的渐进累积损伤。利用Cohesive界面单元模拟了分层损伤,并调用Hashin... 针对碳纤维复合材料层合板在冲击载荷作用下易发生不同形式损伤的实际情况,基于ABAQUS软件建立了碳纤维复合材料层合板低速冲击模型,分析了低速冲击工况下复合材料板的渐进累积损伤。利用Cohesive界面单元模拟了分层损伤,并调用Hashin失效准则和Vumat子程序对冲击过程进行了数值模拟,分析了工艺参数对冲击结果的影响。结果表明,复合材料层合板损伤由层合板中心萌生并沿径向扩展,最终率先在层合板中心位置发生失效破坏;层合板相邻铺层角度差值越大,吸能性越好;冲击能量越大,损伤面积越大,但当能量值超过27 J时,损伤面积增加速度放缓。 展开更多

关键词 碳纤维复合材料层合板 低速冲击 分层损伤 铺层角度 冲击能量

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碳纤维复合材料层合板低速冲击损伤应力分析 被引量：3

4

作者 张华伟 邵延汤 +1 位作者 向陈世 吴佳璐 《精密成形工程》 北大核心 2023年第1期106-112,共7页

目的 为掌握碳纤维复合材料板在低速冲击载荷作用下的损伤规律,延缓失效破坏,对其冲击损伤的应力状态进行研究。方法 基于ABAQUS平台,建立碳纤维复合材料层合板低速冲击有限元模型,采用Hashin失效准则和VUMAT用户子程序,对碳纤维复合材... 目的 为掌握碳纤维复合材料板在低速冲击载荷作用下的损伤规律,延缓失效破坏,对其冲击损伤的应力状态进行研究。方法 基于ABAQUS平台,建立碳纤维复合材料层合板低速冲击有限元模型,采用Hashin失效准则和VUMAT用户子程序,对碳纤维复合材料层合板的冲击过程进行数值模拟,同时考虑层合板层内与层间失效,以此来研究低速冲击条件下复合材料的损伤机理,分析冲击损伤过程中的应力变化趋势,讨论应力的分布状态。重点研究铺层角度及铺层距离冲头远近对应力的影响。结果 不同角度铺层的应力传播轨迹均沿着纤维方向和垂直于纤维方向同时扩展,应力均先增加至极限值而后迅速下降;铺层角度越大,板料的承载能力越弱,0°铺层的极限应力为1 432 MPa,而90°铺层的极限应力降至1 206 MPa;离冲头越远的铺层应力越小,达到峰值的时间更早且率先下降,说明远离冲头的铺层更早发生失效。结论揭示了碳纤维层合板在低速冲击载荷作用下的应力状态及其对损伤的影响规律,能够为复合材料层合板零件设计提供参考。 展开更多

关键词 碳纤维复合材料层合板 低速冲击 损伤分析 力学机理 应力 数值模拟

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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

5

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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纤维增强复合材料层合板弹道冲击研究进展 被引量：32

6

作者 梅志远 朱锡 +1 位作者 刘燕红 张立军 《力学进展》 EI CSCD 北大核心 2003年第3期375-388,共14页

近20多年来,纤维增强复合材料层合板,在结构防护领域大量使用,由于层合板结构及材料特性的复杂,其弹道吸能机理十分复杂,影响因素包括靶板的几何尺寸、结构形式、材料力学特性及层间粘结、弹形及弹速等诸多方面。本文主要针对近10年的... 近20多年来,纤维增强复合材料层合板,在结构防护领域大量使用,由于层合板结构及材料特性的复杂,其弹道吸能机理十分复杂,影响因素包括靶板的几何尺寸、结构形式、材料力学特性及层间粘结、弹形及弹速等诸多方面。本文主要针对近10年的研究工作,侧重于实验技术、弹道冲击实验研究、经验公式及理论分析模型等几方面的发展,进行了回顾和展望。同时,对于弹道侵彻力历程、材料的动态力学特性以及数值分析技术在层合板弹道冲击问题上的运用及发展等方面,也进行了简要的介绍。 展开更多

关键词 纤维增强复合材料层合板 弹道冲击 结构防护 实验研究 数值分析 弹道吸能机理 气体炮 火药枪

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碳纤维层合板复合材料铣削毛刺抑制技术研究 被引量：3

7

作者 陈雪梅 刘洪 +1 位作者 肖海 孙剑颖 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第S1期56-58,共3页

多用于航空结构件的碳纤维层合板复合材料,是一种难加工的材料,由于其多层多相的材料特点,在铣削加工中极易出现毛刺等缺陷。对该材料的铣削过程进行了理论分析,针对其易产生毛刺缺陷的问题,提出了利用刀具侧倾铣削的加工方法来抑制毛... 多用于航空结构件的碳纤维层合板复合材料,是一种难加工的材料,由于其多层多相的材料特点,在铣削加工中极易出现毛刺等缺陷。对该材料的铣削过程进行了理论分析,针对其易产生毛刺缺陷的问题,提出了利用刀具侧倾铣削的加工方法来抑制毛刺的产生。开展了不同侧倾角度的多组对照切削试验,通过对切削表面缺陷占比和毛刺长度的分析,验证了该方法的有效性,并且找到了在当前工况下获得最优切削质量的最佳刀具侧倾角度为20°。 展开更多

关键词 碳纤维层合板复合材料 侧倾铣削 毛刺

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复合材料层合板侵彻行为的研究 被引量：18

8

作者 秦建兵 韩志军 +1 位作者 刘云雁 路国运 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2013年第24期122-126,134,共6页

采用显式有限元软件ABAQUS/Explicit模拟纤维增强复合材料层合板的侵彻行为。重点分析弹头形状、纤维铺设方式、层数等因素对层合板抗弹性能的影响,给出了层合板在不同弹头冲击下的侵彻破坏特征和模态,获得了弹道极限速度。模拟结果与... 采用显式有限元软件ABAQUS/Explicit模拟纤维增强复合材料层合板的侵彻行为。重点分析弹头形状、纤维铺设方式、层数等因素对层合板抗弹性能的影响,给出了层合板在不同弹头冲击下的侵彻破坏特征和模态,获得了弹道极限速度。模拟结果与理论计算结果及已有实验结果进行了对比,吻合较好,这可为工程实际提供参考。 展开更多

关键词 纤维增强复合材料层合板 侵彻 弹道极限

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冲头形状对复合材料层合板低速冲击力学行为影响研究

9

作者 谭理成 汪舟 +5 位作者 王晓丽 杨莹 蒋亚琴 曾飞 段芳芳 甘进 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1-7,共7页

为掌握冲头形状对碳纤维复合材料层合板低速冲击响应的影响规律,了解层合板内部的损伤机制与失效模式,用Abaqus有限元软件对层合板进行低速冲击力学行为的数值模拟,为考虑多种失效模式混合,用三维Hashin强度准则与双线性内聚力模型分别... 为掌握冲头形状对碳纤维复合材料层合板低速冲击响应的影响规律,了解层合板内部的损伤机制与失效模式,用Abaqus有限元软件对层合板进行低速冲击力学行为的数值模拟,为考虑多种失效模式混合,用三维Hashin强度准则与双线性内聚力模型分别预测层合板层内与层间的渐进损伤演化,重点讨论冲头形状对层合板冲击响应的影响规律。数值模拟结果与现有低速冲击试验数据较吻合,最大误差低于5%,验证了模型的可靠性。结果表明:冲击接触面积与穿透程度是造成层合板在不同冲头形状下冲击响应差异的主要原因,冲击接触面积较小的冲头对层合板的穿透程度大,会造成层合板沿厚度方向的损伤积累。冲击接触面积较大的冲头对层合板的穿透程度小,会造成层合板沿面内的层间分层损伤扩展。 展开更多

关键词 冲击动力学 碳纤维复合材料层合板 冲头形状 数值模拟

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层合板复合材料的层间剪切强度评价方法及其改进研究 被引量：15

10

作者 王瑞 陈海霞 +1 位作者 郭兴峰 王广峰 《玻璃钢／复合材料》 CAS CSCD 2004年第3期8-11,共4页

针对国际上目前主要使用的双切口拉伸 /压缩式层间剪切试验方法存在的问题 ,吸收了拉伸与压缩式试验方法各自的优点 ,对试验夹具及试验片形状与尺寸进行了改进设计 ,提出了双切口开孔拉伸式新的层间剪切强度测试、评价方法。以玻璃纤维... 针对国际上目前主要使用的双切口拉伸 /压缩式层间剪切试验方法存在的问题 ,吸收了拉伸与压缩式试验方法各自的优点 ,对试验夹具及试验片形状与尺寸进行了改进设计 ,提出了双切口开孔拉伸式新的层间剪切强度测试、评价方法。以玻璃纤维平纹织物 /环氧树脂复合材料层合板为试验材料对改进后的试验方法进行了实验及有限元分析。实验发现 ,表观层间剪切强度随槽间距的减小而有增大的趋势。通过有限元分析 ,对实验结果进行了解释 ,并确立了可获得真实层间剪切强度的最佳试验片尺寸。 展开更多

关键词 玻璃纤维平纹织物/环氧树脂复合材料层合板 有限元分析 剪切应力分布 双切口剪切试验法 层间剪切强度

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复合材料层合板高阶剪切变形理论位移模式的研究 被引量：3

11

作者 陈荣庚 张秀文 《大连水产学院学报》 CSCD 北大核心 2003年第3期222-226,共5页

在总结现有复合材料层合板高阶理论的基础上,推导出一种基于整体-局部位移假设的1,2-3高阶剪切变形理论,使其既满足层间位移、应力连续条件,也满足上、下自由表面条件。比较了应用该高阶理论的位移有限单元数值的计算结果,证明了此高阶... 在总结现有复合材料层合板高阶理论的基础上,推导出一种基于整体-局部位移假设的1,2-3高阶剪切变形理论,使其既满足层间位移、应力连续条件,也满足上、下自由表面条件。比较了应用该高阶理论的位移有限单元数值的计算结果,证明了此高阶理论既能很好地描述剪切变形效应,又能较好地计算整体位移参数和横向剪切应力。 展开更多

关键词 纤维增强复合材料层合板 高阶剪切变形理论 位移模式 整体-局部位移假设 有限元计算

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碳纤维复合材料/钢的胶铆连接失效机理和选材方法 被引量：8

12

作者 余海燕 吴航宇 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期230-240,共11页

为了揭示碳纤维复合材料(CFRP)与钢板连接设计中,母材厚度和强度对接头失效的影响规律,对CFRP层合板与DC05、HC260Y、DP590、DP780、DP1180、PHS1500钢板组成的胶接、铆接和胶铆混合接头进行单向和正向拉伸试验,分析各接头连接强度和失... 为了揭示碳纤维复合材料(CFRP)与钢板连接设计中,母材厚度和强度对接头失效的影响规律,对CFRP层合板与DC05、HC260Y、DP590、DP780、DP1180、PHS1500钢板组成的胶接、铆接和胶铆混合接头进行单向和正向拉伸试验,分析各接头连接强度和失效模式,提出CFRP/钢接头母材厚度比和强度比的推荐范围.结果表明:CFRP/钢接头失效模式由较弱一侧母材强度和刚度决定,在连接设计中,应尽可能使两母材的强度和刚度相近;CFRP零件与相邻钢件厚度比的推荐范围为1.37~1.91,母材极限承载比的推荐范围为0.9~1.52. 展开更多

关键词 碳纤维复合材料层合板/钢板 连接强度 失效机理 选材

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层合复合材料Z-pin增强技术研究进展 被引量：3

13

作者 孙涛 李勇 +4 位作者 王鹏 马丹 范琳 程培忠 肖军 《航空制造技术》 2009年第15期43-45,共3页

纤维增强复合材料层合板具有良好的面内力学性能和可设计性,但较低的层间强度和层间断裂韧性影响了其工程应用。应用各种Z向增强技术(包括缝合技术、三维编织、Z-pin增强技术等)提高层合复合材料抗分层性能是航空复合材料结构技术的重... 纤维增强复合材料层合板具有良好的面内力学性能和可设计性,但较低的层间强度和层间断裂韧性影响了其工程应用。应用各种Z向增强技术(包括缝合技术、三维编织、Z-pin增强技术等)提高层合复合材料抗分层性能是航空复合材料结构技术的重要研究内容。 展开更多

关键词 层合复合材料 增强技术 纤维增强复合材料层合板 层间断裂韧性 航空复合材料 力学性能 层间强度 缝合技术

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碳纤维层合板弹体冲击仿真方法研究 被引量：3

14

作者 陆晓 宣海军 廖连芳 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S2期25-28,共4页

为了研究碳纤维增强复合材料层合机匣对高速撞击碎片的包容能力,通过LS-DYNA对圆柱弹体撞击BMS8-212层合增强复合材料进行动态仿真计算。有限单元计算模型中,层板材料采用连续损伤材料本构模型,层间采用固连失效接触模式。通过与试验结... 为了研究碳纤维增强复合材料层合机匣对高速撞击碎片的包容能力,通过LS-DYNA对圆柱弹体撞击BMS8-212层合增强复合材料进行动态仿真计算。有限单元计算模型中,层板材料采用连续损伤材料本构模型,层间采用固连失效接触模式。通过与试验结果的比较,验证了数值仿真方法的可靠性。发现,纤维增强复合材料层合板在弹体的横向高速撞击下主要的失效形式为纤维剪切、纤维和基体挤压、分层破坏、拉伸失效。 展开更多

关键词 纤维增强复合材料层合板 冲击破坏 航空发动机 复合材料机匣 叶片包容

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石墨烯和多壁碳纳米管改性环氧胶粘剂性能的实验研究 被引量：6

15

作者 黄海新 饶琼 彭雄奇 《玻璃钢／复合材料》 CAS 北大核心 2019年第8期42-46,65,共6页

为了提高环氧胶粘剂的粘接性能和热学性能,采用石墨烯和多壁碳纳米管(MWCNTs)分别单独改性和按照比例(1∶1)混合改性环氧胶粘剂。制备了碳纤维增强复合材料层合板的单搭接剪切试样,通过拉伸实验测试了改性前后胶粘剂的剪切强度;运用扫... 为了提高环氧胶粘剂的粘接性能和热学性能,采用石墨烯和多壁碳纳米管(MWCNTs)分别单独改性和按照比例(1∶1)混合改性环氧胶粘剂。制备了碳纤维增强复合材料层合板的单搭接剪切试样,通过拉伸实验测试了改性前后胶粘剂的剪切强度;运用扫描电子显微镜(SEM)分析了改性胶粘剂的胶层断裂机理;结合热失重分析(TGA)和差示扫描量热法(DSC)研究了纳米材料改性对环氧胶粘剂热学性能的影响。结果表明:石墨烯和MWCNTs改性提高了环氧胶粘剂的界面粘附力和剪切强度。此外,改性具有协同作用。当添加0.5wt%石墨烯和MWCNTs混合改性时,剪切强度达到最强,提高34.52%,在此最优含量下,改性环氧胶粘剂的分解温度也最高,因此热稳定性最好。但是,纳米材料的改性受到团聚的影响,含量过高时,增强效果呈现降低趋势。DSC结果表明,石墨烯和MWCNTs改性基本不会影响环氧胶粘剂玻璃转变温度。 展开更多

关键词 环氧胶粘剂 石墨烯 多壁碳纳米管 碳纤维复合材料层合板 胶接

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Hilbert变换在压电智能结构冲击定位中的应用 被引量：8

16

作者 周晚林 王鑫伟 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2004年第3期124-127,共4页

利用Hilbert变换在计算原时间序列瞬态属性方面的特性 ,把冲击应力波的时域信号变为连续的瞬态时序信号 ,易于提取与冲击定位相关的特征信息训练人工神经网络 ,实现冲击位置的自动识别。实验表明 ,以应力波信号的起始时间、峰值以及到... 利用Hilbert变换在计算原时间序列瞬态属性方面的特性 ,把冲击应力波的时域信号变为连续的瞬态时序信号 ,易于提取与冲击定位相关的特征信息训练人工神经网络 ,实现冲击位置的自动识别。实验表明 ,以应力波信号的起始时间、峰值以及到达峰值的时间为特征向量具有较高的冲击定位精度 ,该方法可用于结构低速。 展开更多

关键词 应力波 HILBERT变换 BP神经网络 低速冲击 健康监测 纤维增强复合材料层合板 压电智能结构 冲击定位

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