简介:针对液体火箭发动机承力机架,开展复合材料机架的初步设计及探索应用研究。通过对原金属机架结构设计特点分析,提出了一种碳纤维增强复合材料机架的设计方案,并对其进行了力学性能预测及设计参数影响分析等方面研究工作;最后,采用有限元软件AN-SYS的APDL语言开发了复合材料机架的计算程序,该程序基于损伤累积理论,包含结构应力分析、材料的失效判断及材料的性能退化3个主要循环过程,通过仿真手段模拟了在载荷增加过程中结构内部产生损伤,并逐渐累积直至破坏的整个过程。仿真分析结果表明:复合材料的应用可在满足原机架强度、刚度和稳定性等设计要求基础上,相对于原结构实现了50%的减重。
简介:从复合材料结构设计许用值的概念和复合材料的冲击后压缩强度性能出发,讨论了按NASA标准得到的CAI值与它们的关系,指出了传统的CAI值不能充分反映复合材料体系的抗冲击性能。且与结构压缩设计许用值无任何联系。在对复合材料结构完整性要求和作者的试验研究,和对国外文献总结的基础上,提出复合材料抗冲击性能的评定应包括损伤阻抗和损伤容限两方面。大量的试验数据证实复合材料层压板抗冲击性能存在拐点现象,在对拐点附近复合材料层压板的破坏机理研究基础上,建议用拐点附近的性能建立复合材料层压板抗冲击性能的评定体系,即可以用表面层在冲击下保持其完整性的最大能力(最大接触力)来表征复合材料体系的损伤阻抗(韧性);用出现拐点后基本不变的压缩强度(破坏应变)门槛值来表征复合材料体系的损伤容限。
简介:新型飞机均大量使用碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)作为结构用材,若缺乏足够的保护措施,这些CFRP结构在雷击之后往往会出现比传统飞机相应金属结构更为显著的损伤和破坏,因此飞机CFRP结构的雷击防护是一个对航空运行安全具有重大影响的关键问题。本文从人工雷击试验、雷击有限元数值模拟、雷击损伤表征和雷击防护措施四个方面综述了国内外关于雷击对飞机CFRP结构造成的损伤问题的研究进展,为后续开展雷击损伤检测研究奠定基础。
简介:详细介绍了红外辐射的脉冲成像和锁相成像的检测原理,针对复合材料蜂窝夹芯结构试件开展了脉冲成像和锁相成像的实验研究,并对两种检测方法进行了分析和综合比较,结果表明锁相成像比脉冲成像所获得图像质量更高,更适用于复合材料蜂窝夹芯结构损伤的检测。
简介:为解决复合材料接头强度分析中由于接触造成的收敛困难问题,自定义了具有特殊本构关系的粘接元用来模拟接触,该单元只能传递压力而不能传递拉力。自定义的粘接元被置于两接触对之间用来传递接触压力,从而保证了接触体之间在接触面上的变形协调关系。同时,建立了复合材料单钉接头的三维累积损伤有限元模型。在文献[1,5]的材料性能退化模型基础上,对纤维及基体压缩破坏的刚度退化模式做了改进,并利用自定义粘接元接触技术及改进后的刚度退化方法对模型进行了有限元模拟。最后,进行了四组相应试验件的试验验证,试验结果和模拟结果吻合较好,证明了自定义粘接元接触技术,以及本文中模型和算法的有效性。