间断式纤维增强热塑性基复合材料应力应变场分析

1

作者 金杰 童水光 +1 位作者 楼白杨 张康达 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期11-12,16,共3页

用有限元法通过引入一个单胞模型和适当的边界条件 ,分析了间断式纤维增强复合材料在外部载荷作用下复合材料内部应力 应变场的变化规律 ,比较了基体在弹性和弹塑性条件下纤维、纤维与基体界面应力分布的特点。

关键词 间断式纤维增强复合材料 细观力学 有限元 热塑性基

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基于碳纤维增强复合材料的柔性蒙皮性能研究 被引量：1

2

作者 宁素娟 王帮峰 +1 位作者 卢吉云 陆孟雄 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 2011年第1期5-9,共5页

探索波纹式碳纤维增强复合材料作为变体机翼蒙皮的可行性,推导复合材料的密度、各相所占的分数、复合材料中的孔隙含量以及材料拉伸弹性模量的计算公式,研究结构纵向变形能力和横向承载能力。分析实验数据,并根据复合材料理论分析模型,... 探索波纹式碳纤维增强复合材料作为变体机翼蒙皮的可行性,推导复合材料的密度、各相所占的分数、复合材料中的孔隙含量以及材料拉伸弹性模量的计算公式,研究结构纵向变形能力和横向承载能力。分析实验数据,并根据复合材料理论分析模型,得出试件理论拉伸曲线和三点弯曲载荷下的理论挠曲线,分别与实验数据进行比较。结果表明:复合材料中的孔隙含量小于1%,证明试件的有效性;弹性模量实验值与理论值误差约为5%;该结构有较好的纵向变形能力和横向承载能力,在弹性变形段内,理论曲线与测试曲线基本吻合,误差小于10%,证明波纹式碳纤维增强复合材料作为变体机翼蒙皮可行。 展开更多

关键词 变体机翼 碳纤维增强复合材料 波纹式柔性蒙皮

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碳纤维增强复合材料薄层高效建模方法研究 被引量：7

3

作者 孟雪松 张瀚 +3 位作者 鲍献丰 李瀚宇 尹文言 周海京 《电波科学学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期19-26,共8页

作为金属的替代品,碳纤维增强复合材料已被越来越广泛地用于飞行器、舰船和导弹等目标的壳体制造,而碳纤维增强复合材料的屏蔽效能对目标体的电磁安全起着重要作用.采用常规的全波分析方法计算碳纤维增强复合材料的屏蔽效能存在两大难题... 作为金属的替代品,碳纤维增强复合材料已被越来越广泛地用于飞行器、舰船和导弹等目标的壳体制造,而碳纤维增强复合材料的屏蔽效能对目标体的电磁安全起着重要作用.采用常规的全波分析方法计算碳纤维增强复合材料的屏蔽效能存在两大难题:复杂的材料属性和薄层带来的电大多尺度问题.为实现对碳纤维增强复合材料薄层的高效建模,通常采用均匀化的方法来等效具有复杂材料属性的复合材料,采用嵌入式薄层模型技术解决电大多尺度问题.本文将从均匀化方法和嵌入式薄层模型技术两个方面来探讨碳纤维增强复合材料薄层高效建模方法,并概述自主研发的大规模并行全波分析软件JEMS-FDTD及其集成的嵌入式薄层模型技术.最后,通过计算实例说明集成了嵌入式薄层模型的JEMS-FDTD软件在对碳纤维增强复合材料进行建模的正确性和高效性,并通过模拟仿真壳体为碳纤维增强复合材料飞机的屏蔽效能,说明集成了嵌入式薄层模型的JEMS-FDTD软件的实际应用价值. 展开更多

关键词 碳纤维增强复合材料薄层 高效建模 均匀化方法 嵌入式薄层模型 JEMS-FDTD

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应变片在复合材料低能量冲击定位中的应用 被引量：5

4

作者 赵刚 李书欣 +1 位作者 刘立胜 李昆 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期526-530,共5页

针对应用在航空结构中的碳纤维增强树脂基复合材料(carbon fiber reinforced plastics,简称CFRP)的冲击与振动检测的需求,提出了利用电阻式应变片实现冲击定位的方法。通过应变片获取动态应变信号,运用小波变换提取信号的波达时间,采用M... 针对应用在航空结构中的碳纤维增强树脂基复合材料(carbon fiber reinforced plastics,简称CFRP)的冲击与振动检测的需求,提出了利用电阻式应变片实现冲击定位的方法。通过应变片获取动态应变信号,运用小波变换提取信号的波达时间,采用Mindlin板理论计算波速,最后使用笔者提出的定位算法计算冲击源的位置。在一个尺寸为400mm×400mm×2mm的CFRP层合板样板上进行实验,结果显示误差小于10mm,证明所提出的方法可用于碳纤维增强树脂基复合材料层合板的冲击定位,为航空结构的结构健康监控提供了一定的依据。 展开更多

关键词 低能量冲击 电阻式应变片 小波变换 定位 碳纤维增强树脂基复合材料

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纤维增强嵌件式微发泡注塑工艺参数优化仿真 被引量：2

5

作者 史忠鹤 丁玉梅 +3 位作者 谢鹏程 王建 杨卫民 鉴冉冉 《塑料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期58-64,共7页

结合连续纤维增强复合材料和微发泡材料的优势,利用发泡过程中产生的压力,改善混合熔体对连续纤维布的浸渍效果,设计出一种连续纤维增强聚合物微发泡复合材料,并制备得到高强低重的轻量化制品。对连续纤维增强聚丙烯嵌件式微发泡注射成... 结合连续纤维增强复合材料和微发泡材料的优势,利用发泡过程中产生的压力,改善混合熔体对连续纤维布的浸渍效果,设计出一种连续纤维增强聚合物微发泡复合材料,并制备得到高强低重的轻量化制品。对连续纤维增强聚丙烯嵌件式微发泡注射成型过程进行数值建模与仿真分析,研究注射温度、模具温度、充填时间和初始嵌件温度对纤维增强复合泡沫制品泡孔质量及尺寸精度的影响规律。结果表明,随着注射温度的升高,复合泡沫制品的泡孔尺寸逐渐增大,泡孔密度逐渐降低;而模具温度对泡孔尺寸的影响较小,但是适当的模具温度能显著降低复合制品的尺寸变形,改善尺寸精度。除此以外,当充填时间较短时,泡孔尺寸较小、泡孔密度较低,导致发泡不完全,并产生较大的尺寸变形;初始嵌件温度对复合制品的泡孔尺寸和泡孔密度的影响较小,但是初始嵌件温度过高,会引起制品内部残余应力波动,尺寸精度降低。 展开更多

关键词 连续纤维增强复合材料 聚丙烯 泡沫材料 物理发泡 嵌件式注射成型

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变参数超声啄式钻削CFRP/TC4不同钻孔顺序试验研究

6

作者 刘凤宇 陈涛 +2 位作者 段振岩 索煜豪 张川电 《航空制造技术》 北大核心 2025年第7期92-99,123,共9页

碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)/TC4叠层材料被广泛应用于航空航天领域。CFRP/TC4叠层材料钻孔加工一般采用单一工艺,本研究将超声辅助钻削与啄式钻削相结合,形成超声啄式钻削(Ultrasonic pecking dri... 碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced plastic,CFRP)/TC4叠层材料被广泛应用于航空航天领域。CFRP/TC4叠层材料钻孔加工一般采用单一工艺,本研究将超声辅助钻削与啄式钻削相结合,形成超声啄式钻削(Ultrasonic pecking drilling,UPD)工艺,并对材料进行钻孔加工。针对叠层材料,钻孔顺序的改变会导致不同的孔加工质量以及刀具磨损。为此,本文从该角度对UPD下CFRP/TC4叠层材料轴向力、CFRP出口损伤、刀具磨损等方面进行了分析,发现沿CFRP→TC4方向钻孔时,CFRP出口损伤较低,最大分层因子降低了21.9%;而沿TC4→CFRP方向钻孔时,轴向力更低,刀具主切削刃磨损较少。通过对两种钻孔顺序下孔内壁进行扫描电镜观察以及粗糙度检测发现,TC4→CFRP方向钛切屑缠绕有利于改善孔内壁质量。 展开更多

关键词 碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP) TC4 超声啄式钻削(UPD) 变参数 损伤分析

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组合式复合材料抱杆的研制与工程应用

7

作者 倪达 夏拥军 张亚迪 《机械设计》 CSCD 北大核心 2017年第3期95-98,共4页

依托川藏电力联网工程,基于藏东、川西高山、高原区的特殊施工环境,针对组塔施工中常规抱杆质量大,运输和装拆不便,拉线受山崖、峭壁等地形影响打设困难等施工难题,该研究以碳纤维增强树脂基复合材料为抱杆主材,设计了组合式复合材料内... 依托川藏电力联网工程,基于藏东、川西高山、高原区的特殊施工环境,针对组塔施工中常规抱杆质量大,运输和装拆不便,拉线受山崖、峭壁等地形影响打设困难等施工难题,该研究以碳纤维增强树脂基复合材料为抱杆主材,设计了组合式复合材料内悬浮外拉线抱杆,通过在铁塔主材节点加设撑杆的特殊施工方案解决了特殊环境下的铁塔组立难题。工程应用表明:组合式复合材料抱杆质量轻,对工作环境适应性强,使用方便,可有效解决悬崖、孤山等传统抱杆无法使用的塔位组塔要求,大大降低了施工人员的劳动强度,提高了施工效率。 展开更多

关键词 川藏电力联网工程 组合式抱杆 碳纤维增强树脂基复合材料 有限元

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连续纤维增强聚丙烯微发泡注塑过程数值模拟 被引量：3

8

作者 史忠鹤 丁玉梅 +2 位作者 谢鹏程 王建 鉴冉冉 《塑料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期106-110,共5页

嵌件式微发泡注射成型工艺对改善微发泡制品的力学性能具有重要作用,是实现高强低质制品加工的重要途径之一。通过对连续纤维增强聚丙烯复合泡沫材料嵌件式微发泡注射成型过程进行数值模拟与仿真分析,研究不同进料方式对注射充填过程和... 嵌件式微发泡注射成型工艺对改善微发泡制品的力学性能具有重要作用,是实现高强低质制品加工的重要途径之一。通过对连续纤维增强聚丙烯复合泡沫材料嵌件式微发泡注射成型过程进行数值模拟与仿真分析,研究不同进料方式对注射充填过程和制品成型精度的影响。结果表明,与平行于纤维布方向进料相比,垂直于纤维布方向进料不利于熔体的流动与充填过程,并且会造成更大的制品翘曲变形与体积收缩;而与无纤维布嵌件的泡沫制品相比,有纤维布嵌件的泡沫制品的发泡过程更彻底,泡孔尺寸和泡孔密度更均匀,但是会产生较大的热应力,造成更严重的翘曲变形和体积收缩。 展开更多

关键词 连续纤维增强复合材料 聚丙烯 泡沫材料 物理发泡 嵌件式注射成型

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嵌入式CFRP筋加固圆木柱轴心抗压性能试验 被引量：15

9

作者 淳庆 张洋 潘建伍 《建筑科学与工程学报》 CAS 北大核心 2013年第3期20-24,共5页

为研究不同规格的嵌入式碳纤维增强复合材料（CFRP）筋加固圆木柱的破坏形态、轴心抗压承载力、荷载一应变关系，共进行了12根试件的抗压性能试验，包括4根未加固柱、4根内嵌函6mmCFRP筋材的加固柱、4根内嵌垂8mm CFRP筋材的加固柱，其... 为研究不同规格的嵌入式碳纤维增强复合材料（CFRP）筋加固圆木柱的破坏形态、轴心抗压承载力、荷载一应变关系，共进行了12根试件的抗压性能试验，包括4根未加固柱、4根内嵌函6mmCFRP筋材的加固柱、4根内嵌垂8mm CFRP筋材的加固柱，其中松木和杉木各占一半。基于试验数据回归，提出了嵌入式CFRP筋加固圆木柱轴心抗压承载力的计算公式。试验结果表明：采用嵌入式CFRP筋加固后，圆木柱的轴心抗压承载力有不同程度的提高，提高幅度为6．2％～26．9％（松木）和26．4oA～47．1％（杉木）；其峰值压应变也有较小幅度的提高，荷载一纵向压应变曲线基本上呈直线，后期的塑性变形较小。 展开更多

关键词 嵌入式碳纤维增强复合材料筋 圆木柱 轴心抗压承载力 荷载-压应变曲线 破坏形态

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外贴FRP加固钢筋混凝土梁用量显式设计方法 被引量：1

10

作者 管仲国 李建中 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期1583-1586,共4页

对外贴FRP(纤维增强复合材料)加固钢筋混凝土梁抗弯极限承载力的求解问题,ACI 440F规范及我国CECS 146:2003规程都给出了相应的求解公式,但均为验算形式.这在面向设计,即计算给定目标承载力下的FRP用量时,并不方便.针对矩形截面形式,通... 对外贴FRP(纤维增强复合材料)加固钢筋混凝土梁抗弯极限承载力的求解问题,ACI 440F规范及我国CECS 146:2003规程都给出了相应的求解公式,但均为验算形式.这在面向设计,即计算给定目标承载力下的FRP用量时,并不方便.针对矩形截面形式,通过引入原构件配筋特征参数和FRP配筋特征参数,推导出量纲一形式的弯矩增量与参数之间的关系表达式,并给出显式求解FRP用量的计算方法.在此基础上,进一步通过定义截面形状系数,将这一显式求解方法推广至T形及更为一般性的截面形式. 展开更多

关键词 钢筋混凝土梁 纤维增强复合材料 加固 显式方法

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PVA-FRCCs粘贴式薄板单轴直接拉伸试验研究 被引量：1

11

作者 高淑玲 刘波 +1 位作者 袁全 陈培 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第A02期113-118,共6页

为了研究切口大小、水泥标号、粉煤灰掺量对聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(简称PVA-FRCCs)拉伸力学特性的影响,采用矩形薄板试件,在试件端部用环氧树脂贴一层碳纤维布或者玻璃纤维布,然后粘贴上楔形钢板进行端部加固避免应力集中破坏... 为了研究切口大小、水泥标号、粉煤灰掺量对聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(简称PVA-FRCCs)拉伸力学特性的影响,采用矩形薄板试件,在试件端部用环氧树脂贴一层碳纤维布或者玻璃纤维布,然后粘贴上楔形钢板进行端部加固避免应力集中破坏;采用MTS疲劳试验机控制系统,利用等速位移控制,得到了稳定的拉伸应力-应变全曲线.通过比较切口和无切口直接拉伸试件在起裂荷载、峰值荷载及其对应的应变差异发现:切口较小时,差异不大,但切口较大时,起裂荷载和峰值荷载都降低,起裂荷载对应的应变变化不大,但峰值荷载对应的拉应变和抗拉韧性值A都增加.说明两边有较小切口时反而有利于多条裂缝开展,小切口并不影响裂缝的开裂形态,起始裂缝发生的位置和无切口试件相同,一般不出现在切口处,但当切口长度较大时,裂缝开裂形态受开口影响较大,起始裂缝一般出现在切口处. 展开更多

关键词 聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料(PVA-FRCCs) 粘贴式薄板单轴直接拉伸 MTS疲劳试验机 两边切口

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氯盐干湿循环作用下嵌入式CFRP筋与混凝土界面粘结性能研究 被引量：9

12

作者 巩家宗 杨树桐 刘洋 《玻璃钢／复合材料》 CSCD 北大核心 2018年第4期11-14,共4页

海岛工程建设中,潮汐作用下的海水干湿循环是影响纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土结构耐久性能的主要因素之一。针对碳纤维增强复合材料(CFRP)筋嵌入法加固混凝土结构,通过CFRP筋从混凝土块中的拔出试验研究高性能纤维增强水泥基复合材... 海岛工程建设中,潮汐作用下的海水干湿循环是影响纤维增强复合材料(FRP)加固混凝土结构耐久性能的主要因素之一。针对碳纤维增强复合材料(CFRP)筋嵌入法加固混凝土结构,通过CFRP筋从混凝土块中的拔出试验研究高性能纤维增强水泥基复合材料(HPFRC)和环氧树脂胶作为加固粘结材料时,海水干湿交替循环作用下嵌入式CFRP筋与混凝土界面的粘结性能,并对其破坏模式、极限粘结承载力进行分析。结果表明:环氧树脂胶作为粘结材料时,随干湿交替循环次数的增加,极限粘结承载力略有下降;而HPFRC作为粘结材料时,干湿循环90 d内的极限粘结承载力得到持续增长,可以达到作为粘结材料时极限承载力的70.3%,因此HPFRC可以作为粘结材料应用于潮汐环境下的FRP筋嵌入法加固海工混凝土结构中。 展开更多

关键词 潮汐作用 耐久性 FRP筋 高性能纤维增强水泥基复合材料 嵌入式加固 粘结性能

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冻融循环作用下嵌入式BFRP筋与混凝土粘结性能研究 被引量：4

13

作者 金亮亮 杨树桐 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2020年第8期70-75,共6页

为探究高寒地区冻融循环作用对嵌入式FRP加固混凝土界面粘结耐久性能的影响,针对玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋嵌入式加固混凝土结构,通过采用环氧树脂胶(EP)和高韧性纤维增强水泥基复合材料(ECC)作为粘结材料的嵌入式FRP筋-从混凝土... 为探究高寒地区冻融循环作用对嵌入式FRP加固混凝土界面粘结耐久性能的影响,针对玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)筋嵌入式加固混凝土结构,通过采用环氧树脂胶(EP)和高韧性纤维增强水泥基复合材料(ECC)作为粘结材料的嵌入式FRP筋-从混凝土中拉拔试验,分析冻融循环作用下嵌入式FRP-混凝土相邻层之间的破坏模式和粘结退化机理,研究冻融循环次数、粘结材料、混凝土基体性能对粘结性能的影响。结果表明:不同侵蚀条件下试件破坏模式基本表现为胶基体与混凝土剪切破坏、胶基体劈裂破坏、毗邻混凝土-胶界面混凝土薄层剪切破坏、ECC基体与混凝土剪切破坏、FRP与ECC界面粘结破坏五种破坏模式,试件的极限粘结承载力随着循环次数的增加而呈不同程度的下降,50次循环内对试件粘结性能的影响较小,ECC试件相比环氧树脂胶试件,粘结承载力低,但表现出良好的延性。 展开更多

关键词 冻融循环 嵌入式加固 BFRP筋 粘结性能 高韧性纤维增强水泥基复合材料

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面向CFRP板材的平面式电容传感器设计优化 被引量：6

14

作者 范文茹 董永智 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期63-71,共9页

碳纤维复合材料(CFRP)近年来被广泛应用于航空航天领域,实现其结构完整性检测对于航空航天安全至关重要。基于CFRP层合板的各向异性电学特性,提出利用平面电容传感器实现其结构性损伤检测,该方法具有成本低、非侵入、无辐射、操作简单... 碳纤维复合材料(CFRP)近年来被广泛应用于航空航天领域,实现其结构完整性检测对于航空航天安全至关重要。基于CFRP层合板的各向异性电学特性,提出利用平面电容传感器实现其结构性损伤检测,该方法具有成本低、非侵入、无辐射、操作简单等优点。比较分析了4种不同形状的平面式电容传感器,通过COMSOL软件构建CFRP层合板的3种典型损伤模型,从信号强度、灵敏度、信噪比、测量动态范围和相关系数等指标分析比较4种电容传感器。同时,结合实际测量数据,比较了CFRP表面损伤半径分别为5、2和1 mm时4种传感器的检测性能。结果表明,三角形传感器在相关系数指标上相比于其他传感器有至少9.8%的检测精度提升,能够有效检测和识别CFRP层合板的缺陷。 展开更多

关键词 结构损伤检测 碳纤维增强复合材料 平面式电容传感器 各项异性

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面向采空区的输电线路杆塔设计优化方法 被引量：8

15

作者 宰红斌 刘云峰 +3 位作者 卫栋 朱丹 上官明霞 单荣荣 《电力工程技术》 北大核心 2021年第4期182-188,共7页

由于现有输电线路杆塔材料弹性较差,且本体结构难以适用于采空区,因此提出面向采空区的杆塔设计优化方法。首先,提出一种输电线路杆塔拓扑优化方法,通过选择合适的杆塔支撑形式、边缘形式、内层数以及冗余数,以获得最优的杆塔结构。然后... 由于现有输电线路杆塔材料弹性较差,且本体结构难以适用于采空区,因此提出面向采空区的杆塔设计优化方法。首先,提出一种输电线路杆塔拓扑优化方法,通过选择合适的杆塔支撑形式、边缘形式、内层数以及冗余数,以获得最优的杆塔结构。然后,采用纤维增强复合材料(FRP)替代传统的杆塔材料设计横担,保证杆塔处于弹性工作状态,提高其承载力。最后,基于回溯搜索算法(BSA)求解杆塔拓扑优化问题,在满足应力、位移等约束的前提下,实现杆塔尺寸、形状和拓扑的优化。基于Matlab中开发的有限元程序对文中方法性能进行实验论证,结果表明,与其他方法相比,文中方法的结构重量明显减少,且结构更具弹性,适用于采空区的实际应用。 展开更多

关键词 采空区 混合启发式 纤维增强复合材料(FRP) 回溯搜索算法(BSA) 输电线路杆塔 拓扑优化

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