2.5D机织复合材料冲击后剩余强度研究 被引量：3

1

作者 李明 周光明 王新峰 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第S2期307-311,共5页

本文主要对2.5D机织复合材料冲击后的剩余拉伸强度进行研究。采用落锤法预制冲击损伤,并进行剩余拉伸试验。用了基于层合板理论的软化夹杂法对冲击后试样进行刚度衰减的模拟,用有限元软件根据点应力破坏准则计算得到剩余强度,并与剩余... 本文主要对2.5D机织复合材料冲击后的剩余拉伸强度进行研究。采用落锤法预制冲击损伤,并进行剩余拉伸试验。用了基于层合板理论的软化夹杂法对冲击后试样进行刚度衰减的模拟,用有限元软件根据点应力破坏准则计算得到剩余强度,并与剩余拉伸试验结果进行比较,验证了模型的有效性。为便于对比,对平面机织斜纹布铺设的层合板进行了同种计算和实验,得到了在相同冲击能量下2.5D机织复合材料剩余拉伸强度衰减比例小于层合材料的结论,证明2.5D机织复合材料由于Z方向经纱的存在因而具有良好的抗冲击性。 展开更多

关键词 2.5D机织复合材料 低速冲击 剩余强度 刚度衰减

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面向缩聚模型的结构损伤识别研究 被引量：4

2

作者 李蕊 周丽 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第9期101-107,共7页

为了减少结构健康监测系统中传感器的数量,创新性地结合缩聚原理和自适应二次乘方和误差法提出了一种面向缩聚模型的结构损伤识别方法.根据模型缩聚原理对结构有限元模型进行了缩聚,依据缩聚后有限元模型、利用自适应二次乘方和误差法... 为了减少结构健康监测系统中传感器的数量,创新性地结合缩聚原理和自适应二次乘方和误差法提出了一种面向缩聚模型的结构损伤识别方法.根据模型缩聚原理对结构有限元模型进行了缩聚,依据缩聚后有限元模型、利用自适应二次乘方和误差法对结构参数进行了识别和追踪,从而实现了结构损伤的识别.对某一大型平面桁架结构进行了仿真,期间考虑了白噪声和地震波的影响;对某一悬臂梁结构进行了实验,以研究白噪声、正弦、拟El-Centro 3种激励下的6种情况.结果表明:所提方法只需使用少量的传感器便可精确地识别出结构中损伤的发生时刻和损伤的程度及位置,仿真结果的最大误差小于3%,实验结果的最大误差小于5%. 展开更多

关键词 结构健康监测 模型缩聚 损伤识别

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基于不完全测量的结构损伤识别研究 被引量：1

3

作者 李蕊 周丽 《西安建筑科技大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2011年第1期25-30,共6页

自适应序贯非线性最小二乘法是一种新型的损伤识别方法.为了减少结构中传感器的数量,将有限元模型缩聚理论与自适应序贯非线性最小二乘法相结合,用于结构的损伤识别——基于缩聚模型的自适应序贯非线性最小二乘法.为了验证该方法的有效... 自适应序贯非线性最小二乘法是一种新型的损伤识别方法.为了减少结构中传感器的数量,将有限元模型缩聚理论与自适应序贯非线性最小二乘法相结合,用于结构的损伤识别——基于缩聚模型的自适应序贯非线性最小二乘法.为了验证该方法的有效性,对一悬臂梁结构进行了试验研究,研究中考虑了白噪声、正弦、和EL-Centro地震波三种激励下的六种工况.研究结果表明,基于缩聚模型的自适应序贯非线性最小二乘法是一种有效的结构损伤识别方法,根据该方法,只需要使用少量的传感器即可准确地识别出结构中损伤的发生时刻、损伤的程度和位置. 展开更多

关键词 结构健康监测 模型缩聚 自适应序贯非线性最小二乘法 系统识别 损伤识别

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应用遗传算法和散射Lamb波的板结构损伤识别 被引量：13

4

作者 严刚 周丽 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期291-296,共6页

提出了一种基于遗传算法和散射Lamb波的损伤识别方法,能同时识别板结构中损伤的位置和程度。该方法将结构损伤识别转换为优化问题,结合Lamb波的散射模型,通过最小化理论计算结果与实际量测信息之间的差别,遗传算法自适应地搜索出描述损... 提出了一种基于遗传算法和散射Lamb波的损伤识别方法,能同时识别板结构中损伤的位置和程度。该方法将结构损伤识别转换为优化问题,结合Lamb波的散射模型,通过最小化理论计算结果与实际量测信息之间的差别,遗传算法自适应地搜索出描述损伤位置和程度的参数。为了提高运算效率,采用微种群遗传算法来加速收敛性。数值仿真结果表明了所提出方法的有效性和可应用性。 展开更多

关键词 结构健康监测 损伤识别 微种群遗传算法 散射Lamb波 板结构

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含界面脱粘三维五向编织复合材料单向拉伸损伤失效机理研究 被引量：6

5

作者 张超 许希武 郭树祥 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期73-80,共8页

建立了含界面脱粘的三维五向编织复合材料单向拉伸损伤分析有限元模型。将Tsai-Wu强度准则用于纤维束损伤判断并确定材料失效模式,结合Murakami损伤张量表征材料各向异性损伤,根据失效模式进行材料性能退化;界面相和基体分别采用Quads... 建立了含界面脱粘的三维五向编织复合材料单向拉伸损伤分析有限元模型。将Tsai-Wu强度准则用于纤维束损伤判断并确定材料失效模式,结合Murakami损伤张量表征材料各向异性损伤,根据失效模式进行材料性能退化;界面相和基体分别采用Quads准则和Mises准则作为失效判据,引入刚度折减;建立了五向编织复合材料的损伤预测模型。模拟了典型编织角材料的细观损伤起始、扩展和最终失效过程,分析了材料的细观损伤失效机理,并基于所得应力应变曲线预测了材料的拉伸强度。数值结果与试验结果基本吻合,说明了损伤预测模型的合理有效性。 展开更多

关键词 三维五向 编织复合材料 界面脱粘 失效机理 强度预测

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连续介质理论在研究碳纳米管力学性能中的应用进展 被引量：8

6

作者 张晓宇 黄再兴 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期324-330,共7页

综述连续介质理论在微尺度力学,尤其是在碳纳米管力学性质研究中的应用及进展。介绍近期发展的用于模拟碳纳米管力学行为的各种连续介质模型的理论框架与典型算例。重点阐明各连续介质模型实现宏微观关联的基本思想,详述碳纳米管的桁架... 综述连续介质理论在微尺度力学,尤其是在碳纳米管力学性质研究中的应用及进展。介绍近期发展的用于模拟碳纳米管力学行为的各种连续介质模型的理论框架与典型算例。重点阐明各连续介质模型实现宏微观关联的基本思想,详述碳纳米管的桁架模型、Yakobson和Ru等人的壳模型(shellmodel)、Arroyo和Belytschko的薄膜模型(membranemodel)以及Tadmor、Ortiz和Phillips的准连续介质理论;归纳、总结这些理论模型的基本假设、主要结论及其局限性;分析指出它们所涉及的理论推导与数值算法中的一些关键因素;简要介绍这些理论在微尺度力学中的应用。最后,预测连续介质理论应用于微尺度现象分析的发展趋势,指出今后的研究方向。 展开更多

关键词 碳纳米管 力学性能 准连续介质理论 壳模型 薄膜模型 Born法则

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复合材料加筋壁板冲击损伤特性及损伤容限研究进展 被引量：8

7

作者 林智育 许希武 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第4期624-632,共9页

根据近年来复合材料层合板和加筋壁板的冲击损伤特性及损伤容限方面的研究文献,从试验研究和理论分析两方面综述了其研究进展。将含冲击损伤复合材料层板压缩强度分析方法分为五类:宏观唯象法、子层屈曲法、开口等效法、软化夹杂法、累... 根据近年来复合材料层合板和加筋壁板的冲击损伤特性及损伤容限方面的研究文献,从试验研究和理论分析两方面综述了其研究进展。将含冲击损伤复合材料层板压缩强度分析方法分为五类:宏观唯象法、子层屈曲法、开口等效法、软化夹杂法、累积损伤法,并分析了各类方法的特点和存在的问题。最后对有待进一步研究的问题作了展望。 展开更多

关键词 复合材料 加筋壁板 冲击损伤 损伤容限

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缝合复合材料层板抗拉强度的预测 被引量：5

8

作者 李晨 许希武 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2006年第9期10-12,16,共4页

提出了缝合复合材料层板抗拉强度微观分析方法,建立了针脚处纤维局部弯曲的几何模型,将有限元法、桥联模型和最大应力判据相结合,根据主承力层的失效得到层板的抗拉强度,预测的结果与试验值吻合较好。

关键词 缝合复合材料层板 抗拉强度 有限元模型

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飞机壁板结构击穿的数值模拟 被引量：4

9

作者 黄晶 许希武 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期17-22,共6页

为了分析飞机壁板结构受到常规弹道速度(500～1000m/s)下地面火炮攻击时的动态响应和形成的损伤,应用大型动态非线性有限元分析软件MSC.Dytran建立刚性弹体高速垂直撞击侵彻方形薄靶板的三维模型,采用Johnson-Cook应变率相关材料本构模... 为了分析飞机壁板结构受到常规弹道速度(500～1000m/s)下地面火炮攻击时的动态响应和形成的损伤,应用大型动态非线性有限元分析软件MSC.Dytran建立刚性弹体高速垂直撞击侵彻方形薄靶板的三维模型,采用Johnson-Cook应变率相关材料本构模型,模拟在不同的射弹碰撞速度下薄靶板的侵彻击穿过程,讨论了带加强筋薄靶板和具有初始应力的薄靶板的破坏、损伤情况。模拟结果表明,加强筋可以在一定程度上抑制靶板结构的破坏和损伤,处于承载状态下的薄板被射弹击穿后会造成更大的破坏,使承载能力迅速下降。 展开更多

关键词 飞机壁板 动态非线性有限元 穿孔 加强筋 初始应力

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缝合复合材料层板的面内拉伸强度预报 被引量：2

10

作者 李晨 许希武 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第6期814-817,821,共5页

建立了缝合复合材料层板的面内拉伸强度模型,该模型考虑了缝合线对缝合层板拉伸强度的影响,将缝合线等效为椭圆形夹杂,应用含椭圆形夹杂的杂交应力单元建立了该模型的细节应力分析方法,通过引入特征长度的概念,采用点应力准则和最大应... 建立了缝合复合材料层板的面内拉伸强度模型,该模型考虑了缝合线对缝合层板拉伸强度的影响,将缝合线等效为椭圆形夹杂,应用含椭圆形夹杂的杂交应力单元建立了该模型的细节应力分析方法,通过引入特征长度的概念,采用点应力准则和最大应力判据实现了缝合层板的拉伸强度预报。试验数据和预报结果吻合较好,证明了该模型的有效性。同时系统讨论缝合参数对拉伸强度的影响规律,得到了一些重要结论。 展开更多

关键词 缝合层板 面内拉伸强度 椭圆夹杂 缝合参数

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基于频率-波数域偏移方法的板结构损伤实时识别 被引量：1

11

作者 严刚 周丽 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期620-625,共6页

借鉴在地球物理学等领域成功应用的偏移技术,提出了一种应用散射Lamb波对板结构中多部位损伤进行实时识别的方法。基于Mindlin板理论,首次推导了板结构中弥散性弯曲波频率-波数域的快速偏移方法。结合爆炸成像原理,采用零炮检距散射波... 借鉴在地球物理学等领域成功应用的偏移技术,提出了一种应用散射Lamb波对板结构中多部位损伤进行实时识别的方法。基于Mindlin板理论,首次推导了板结构中弥散性弯曲波频率-波数域的快速偏移方法。结合爆炸成像原理,采用零炮检距散射波信号对损伤进行成像识别。数值仿真研究表明本文提出方法不仅能够识别多部位损伤的位置,还具有识别损伤程度的潜力,其快速计算的优点满足在线结构健康监测系统对实时性的要求。 展开更多

关键词 结构健康监测 频率-波数域偏移 板结构 多部位损伤 实时识别

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平面六节点等参应力奇异单元的精度研究 被引量：1

12

作者 沈辉 周储伟 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期410-414,共5页

研究一种平面六节点应力奇异单元的计算精度问题。首先证明该单元具有1/槡r阶奇异性,然后用此单元计算同质材料中的裂纹和双材料界面裂纹的应力强度因子与裂尖应力分布,讨论裂纹尖端奇异单元的尺寸以及在奇异单元与常规单元之间布置一... 研究一种平面六节点应力奇异单元的计算精度问题。首先证明该单元具有1/槡r阶奇异性,然后用此单元计算同质材料中的裂纹和双材料界面裂纹的应力强度因子与裂尖应力分布,讨论裂纹尖端奇异单元的尺寸以及在奇异单元与常规单元之间布置一层过渡单元对精度的影响。研究发现,当布置在裂尖的奇异单元边长与裂纹长度的比值在0.1～0.2时,能得到足够精确的解答;而在此范围之外,随奇异单元尺寸进一步增大或减小,精度都会有所下降。对于同质材料中的裂纹以及模量比在10倍之内的双材料界面裂纹,布置过渡单元可以提高精度;而对于模量比大于20倍的界面裂纹,不设置过渡单元的计算结果却与理论解更接近。 展开更多

关键词 六节点奇异元 应力强度因子 过渡单元 双材料 界面裂纹

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非各向同性材料小范围屈服下裂尖塑性区研究 被引量：1

13

作者 于飞 周储伟 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期344-348,共5页

基于各向异性弹性力学的Stroh理论和Tsai-Hill非各向同性强度理论,预测非各向同性材料单一型和混合型裂纹裂尖塑性区的形状与大小,研究横向剪切强度以及材料主方向与裂纹坐标方向夹角θ等参数对裂尖塑性区的影响。研究发现,当材料反平... 基于各向异性弹性力学的Stroh理论和Tsai-Hill非各向同性强度理论,预测非各向同性材料单一型和混合型裂纹裂尖塑性区的形状与大小,研究横向剪切强度以及材料主方向与裂纹坐标方向夹角θ等参数对裂尖塑性区的影响。研究发现,当材料反平面剪切强度相对面内强度较小时,反平面剪切应力对裂尖塑性区形状、尺寸的影响显著;反之则较小。偏角θ也会明显影响裂尖塑性区的尺寸和形状。 展开更多

关键词 各向异性材料 裂纹 裂尖塑性区 屈服准则

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三维四步编织复合材料刚度和强度的数值模拟

14

作者 韩小进 孙慧玉 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期400-404,共5页

为了研究三维四步法编织复合材料的力学性能,利用ANSYS有限元软件对材料的细观体胞模型进行数值模拟,计算三维编织复合材料的宏观弹性常数,讨论了纤维编织角和体积比对弹性常数的影响。采用不同的强度准则分别对纤维束和基体材料进行强... 为了研究三维四步法编织复合材料的力学性能,利用ANSYS有限元软件对材料的细观体胞模型进行数值模拟,计算三维编织复合材料的宏观弹性常数,讨论了纤维编织角和体积比对弹性常数的影响。采用不同的强度准则分别对纤维束和基体材料进行强度校核,从而得到材料发生破坏时失效单元的体积百分比。根据失效单元的分布情况分析材料的破坏机理,进而预报材料的拉伸强度。模拟计算结果与实验值吻合较好。 展开更多

关键词 三维编织复合材料 有限元 刚度 强度

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基于GA-BP神经网络的结构损伤位置识别 被引量：8

15

作者 马祥森 史治宇 《振动工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第4期453-456,共4页

针对传统BP神经网络训练中存在的一些问题,提出了一种基于遗传算法(GA)-BP神经网络混合技术识别结构损伤位置的方法。该方法利用基因实数编码的遗传算法优化BP网络的结构及初始参数,从而大大提高了神经网络的训练精度。运用GA-BP网络与... 针对传统BP神经网络训练中存在的一些问题,提出了一种基于遗传算法(GA)-BP神经网络混合技术识别结构损伤位置的方法。该方法利用基因实数编码的遗传算法优化BP网络的结构及初始参数,从而大大提高了神经网络的训练精度。运用GA-BP网络与传统BP网络技术分别对两个算例进行了结构损伤定位的识别仿真,结果表明遗传BP稳定性好,精度高,对噪声有很好的鲁棒性,便于工程应用。 展开更多

关键词 BP神经网络 识别 BP网络 鲁棒性 遗传算法(GA) 初始参数 实数编码 结构损伤 工程应用 算例

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双轴载荷下缝合层板的强度预测 被引量：3

16

作者 许昌 许希武 李晨 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期780-785,779,共7页

基于缝合层板单层单胞细观力学模型,研究了单层板在拉、压、剪下的力学特性。根据经典层板理论建立了缝合层板在双轴载荷下的强度模型,并考虑了缝合造成表面层和内部层刚度和强度的差异。通过有限元软件ABAQUS分析了双轴载荷多种工况下... 基于缝合层板单层单胞细观力学模型,研究了单层板在拉、压、剪下的力学特性。根据经典层板理论建立了缝合层板在双轴载荷下的强度模型,并考虑了缝合造成表面层和内部层刚度和强度的差异。通过有限元软件ABAQUS分析了双轴载荷多种工况下缝合层板的损伤演化过程,揭示了缝合层板的失效机理,获得了缝合层板在双轴载荷下的失效包络线以及对应比率载荷下的应力应变曲线。所预测的失效模式和失效强度与实验取得了较好的吻合。通过分析表明缝合层板单层在剪切载荷下表现出一定的非线性特性。多轴多向层板在双轴载荷下表现出较强的耦合性。 展开更多

关键词 缝合层板 剪切非线性 复合材料 双轴载荷 强度预测

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纳米金刚石中(Ⅰ/Ⅱ)复合裂纹的分子动力学研究 被引量：2

17

作者 张斌 董荣娟 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期672-676,共5页

利用基于第二代Brenner作用势的分子动力学方法,模拟单晶纳米金刚石在边界层圆盘模型近似(Ⅰ/Ⅱ)复合载荷作用下裂纹尖端微观结构演化,计算等效应力强度因子Keff。发现含(010)[100]裂纹和含(110)[110]裂纹的金刚石起裂时,裂纹端部具有... 利用基于第二代Brenner作用势的分子动力学方法,模拟单晶纳米金刚石在边界层圆盘模型近似(Ⅰ/Ⅱ)复合载荷作用下裂纹尖端微观结构演化,计算等效应力强度因子Keff。发现含(010)[100]裂纹和含(110)[110]裂纹的金刚石起裂时,裂纹端部具有不同的断裂模式,临界等效应力强度因子Kceff变化也不同;(010)[100]裂纹在加载复合角θ变化过程中Kceff很接近;而(110)[110]裂纹在θ>60°后,Kceff大幅增加,表明金刚石起裂的异向性质。 展开更多

关键词 单晶纳米金刚石 复合裂纹 边界层圆盘模型 分子动力学模拟

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三维编织复合材料渐进损伤的非线性数值分析 被引量：31

18

作者 徐焜 许希武 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期398-407,共10页

基于考虑纤维束相互挤压的八边形纤维柬截面单胞模型,引入周期性位移边界条件,采用细观非线性有限元方法,建立了三维四向编织复合材料的渐进损伤拉伸强度模型．该模型考虑了增强体纤维束纵向非线性剪切应力-应变关系,采用Hashin型损伤... 基于考虑纤维束相互挤压的八边形纤维柬截面单胞模型,引入周期性位移边界条件,采用细观非线性有限元方法,建立了三维四向编织复合材料的渐进损伤拉伸强度模型．该模型考虑了增强体纤维束纵向非线性剪切应力-应变关系,采用Hashin型损伤失效准则定义了纤维束的典型损伤类型,并根据纤维束和纯基体相应损伤类型所造成的材料性能退化,模拟了不同编织角试件各类损伤产生、扩展及材料最终破坏的整个过程．模型数值结果与实验数据吻合较好,证明了该模型的合理有效性．探讨了组分材料剪切非线性、损伤对材料宏观非线性本构行为的影响,结果表明:随着编织角增大,纤维束剪切非线性效应和累积损伤对材料非线性力学行为的影响明显增强． 展开更多

关键词 三维编织 复合材料 三维有限元 材料非线性 逐渐累积损伤 拉伸强度

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三维五向编织复合材料宏细观力学性能分析 被引量：13

19

作者 徐焜 许希武 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第3期1053-1058,共6页

基于三维五向编织复合材料的细观结构胞元,采用细观有限元方法建立了材料宏观等效弹性性能的力学分析模型。模型数值结果与拉伸试验数据基本吻合,说明模型可用于该材料的宏观力学性能预测。经分析其细观应力分布及变形,表明基于胞元分... 基于三维五向编织复合材料的细观结构胞元,采用细观有限元方法建立了材料宏观等效弹性性能的力学分析模型。模型数值结果与拉伸试验数据基本吻合,说明模型可用于该材料的宏观力学性能预测。经分析其细观应力分布及变形,表明基于胞元分析的力学模型能有效预测含周期性结构材料的细观力学响应。由于该模型能给出较为合理的细观应力应变场,为进一步开展三维五向编织复合材料的失效分析奠定了基础。 展开更多

关键词 三维五向 编织复合材料 有限元法 周期性边界条件 力学性能

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三维机织圆管复合材料拉伸载荷下损伤过程的有限元模拟 被引量：7

20

作者 王新峰 刘佳 周光明 《南京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期113-117,共5页

在已有三维机织圆管复合材料几何模型的基础上采用三维实体有限元方法,建立细观单胞模型模拟三维机织圆管复合材料在轴向拉伸情况下损伤的起始、扩展、直至最终破坏的全过程。采用改进的树脂传递模塑(Resin transfer moldling,RTM)工艺... 在已有三维机织圆管复合材料几何模型的基础上采用三维实体有限元方法,建立细观单胞模型模拟三维机织圆管复合材料在轴向拉伸情况下损伤的起始、扩展、直至最终破坏的全过程。采用改进的树脂传递模塑(Resin transfer moldling,RTM)工艺制作了拉伸试件并进行了相应的试验。计算结果和试验结果吻合良好,均是纬向纱线横向首先产生破坏,并且应力-应变曲线都表现出显著的非线性特征,证明了研究方法的正确性。 展开更多

关键词 三维机织复合材料 圆管结构 损伤演变 力学模型

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