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纤维增强复合材料合板抗侵彻的多尺度模拟方法
2025年
针对纤维增强复合材料合板结构设计和抗侵彻数值仿真需要大量材料参数和动态试验数据的问题,以碳纤维增强复合材料合板为研究对象,采用多尺度模拟方法,实现了纤维丝-纤维束-合板的微观-介观-宏观力学性能和抗侵彻能力的全流程数值仿真预测。首先,建立微观代表性体积单元(representative volume elements,RVE),基于最大应力准则,预测出纤维束的力学性能;然后,根据编织结构的空间特征建立介观RVE模型,采用Hashin和Hou的失效准则,预测出宏观等效力学性能;最后,根据已发表的试验数据,建立了宏观弹道侵彻数值模型,提出了一种考虑材料应变率效应的改进Hashin失效准则,进而研究了弹道侵彻作用下纤维增强复合材料合板的剩余速度和损伤特征。结果表明:试验与仿真得到的剩余速度的相对误差在5%以内,宏观数值模型准确捕捉到了纤维断裂、间分等损伤模式,验证了多尺度模拟方法的合理性和准确性;拟合得到了弹道极限速度随板厚变化的关系式,两者呈线性关系,且相关系数达0.97以上。研究结果有助于实现纤维增强复合材料合板抗侵彻的低成本、短周期结构设计,对纤维增强复合材料合板的正向性能预测和逆向结构设计均具有重要的科学和工程应用价值。
李涵陈长海鲁程
关键词:复合材料层合板多尺度弹道侵彻刚度退化
基于单元级损伤指标的纤维增强复合材料合板损伤识别方法被引量:1
2024年
本文针对复合材料合板结构提出了一种能够综合反映其承载能力缺失的单元级损伤指标-合单元损伤指标,该指标既可以反映合板面内外方向刚度的损伤情况,又具有参数数量较少、较易识别的优点。为保证所提损伤指标的合理性,本文利用数学和力学算子对单元级损伤指标与材料级损伤指标进行了等效,并比较了不同损伤指标在表征损伤程度之间的差异性。并提出了基于单元级损伤参数的复合材料结构损伤识别流程,即首先利用单元应变能差值指标对损伤单元进行筛选,然后利用优化方法对候选单元的损伤程度进行辨识。本文所提方法通过数值算例和一个试验进行了验证,分析了单元级损伤参数各个元素之间的相关性,并验证了基于单元级损伤参数的复合材料合板结构损伤识别流程。本文的研究成果补充了现有复合材料结构健康监测理论。
石庆贺杨颖孙伟王昊胡可军
关键词:复合材料损伤识别层合板结构
顺序对玻璃纤维增强复合材料合板力学性能的影响研究
纤维增强复合材料因其具有轻质、比强度高、比刚度高等优越力学性能,被广泛应用于航空航天、汽车工业以及基础建设等领域。铺顺序对复合材料力学性能至关重要,因此,在复合材料结构设计和应用中,应充分考虑铺顺序的影响。本文采用真...
余昭刚
关键词:纤维增强复合材料铺层顺序力学性能
纤维增强复合材料合板的振动控制研究
2024年
以压电陶瓷-碳纤维增强复合材料合板为研究对象,基于状态向量法和传递矩阵法建立了合板的力电耦合运动方程。基于状态向量法和传递矩阵法的动力学模型能够更好地体现出带有不同铺角度的合板的固有特性。通过建立的动力学模型对碳纤维增强合板和压电元件所组成的压电系统在MATLAB中进行状态空间方程求解。将解析结果与有限元结果相对比,仿真结果与解析结果具有良好的一致性,验证了模型正确。通过滑模控制,分析合板在不同形式外部激励信号作用下的振动时域响应。在施加控制后,系统输出响应的幅值下降约为原来的50%。
杨铮鑫张达王凯党鹏飞朱健王樉
关键词:传递矩阵法滑模控制
纤维增强复合材料合板疲劳寿命预测研究
纤维增强复合材料具有轻质、坚固、抗疲劳性能好的优点,在航空航天领域得到日益广泛的应用。随着承载需求的不断提高且载荷状况愈发复杂,预测复合材料疲劳寿命已成为其应用于航空航天领域时须深入研究的焦点之一。单向板和合板复合材...
张福星
关键词:复合材料单向板层合板S-N曲线
一种Z向高导热环氧树脂基连续纤维增强复合材料合板
本发明属于树脂基复合材料制备技术,涉及一种Z向高导热环氧树脂基连续纤维增强复合材料合板复合材料合板中树脂基体由环氧和聚苯乙炔混合物组成,树脂基体中聚苯乙炔的质量百分数为25~50%。固化后的复合材料合板基体相形成...
刘燕峰李军张代军陈祥宝
低速冲击下的碳纤维增强复合材料合板损伤特性研究
纤维增强复合材料因其具有突出的比强度、比刚度等力学性能,且结构可设计性强,故其合结构被作为主要的承载结构形式之一,广泛应用于航空航天等装备结构。但碳纤维增强复合材料合板间承载能力较弱,在遇到维修工具跌落等低速冲...
王佳富
关键词:碳纤维增强复合材料层合板有限元低速冲击
一种碳纤维增强复合材料合板修复后使用性能评估方法
本发明涉及一种碳纤维增强复合合板修复后使用性能评估方法,涉及碳纤维复合材料合板修复技术领域。本发明的碳纤维增强复合材料合板修复后使用性能评估方法包括:S1、建立修复结构模型;S2、设置碳纤维基体及补片材料的属性以...
马叙张曈丁燕红
纤维增强复合材料合板I/III混合型间断裂韧度测试方法
本发明纤维增强复合材料合板I/III混合型间断裂韧度测试方法,包括:制备纤维增强复合材料合板边缘环裂纹试样;设定I/III混合型间断裂韧度测试的混合比<Image file="DDA000344134771000...
赵丽滨贾若迪张哲绎刘丰睿
一种纤维增强复合材料合板制备成型装置
本发明公开了一种纤维增强复合材料合板制备成型装置,包括底座、进给机构、灌注机构、切割机构和机械手机构;进给机构设置于底座上,灌注机构和切割机构连接于底座的一侧,机械手机构设置于底座上方,且机械手机构横跨灌注机构和切割机...
刘征李永杰梁金龙何振锋涂亮

相关作者

陈建桥
作品数:114被引量:370H指数:10
供职机构:华中科技大学土木工程与力学学院力学系
研究主题:复合材料 复合材料层合板 层合板 可靠性 优化设计
刘述伦
作品数:6被引量:11H指数:2
供职机构:暨南大学
研究主题:复合材料层合板 正交各向异性 纤维增强复合材料层合板 屈曲分析 脱层
刘广彦
作品数:3被引量:32H指数:3
供职机构:北京理工大学宇航学院力学系
研究主题:纤维增强复合材料层合板 有限元分析 国际化教育 基础力学课程 留学生
魏俊红
作品数:40被引量:103H指数:6
供职机构:华中科技大学
研究主题:复合材料层合板 复合材料 优化设计 层合板 可靠性
刘人怀
作品数:226被引量:1,045H指数:18
供职机构:中国工程院
研究主题:非线性 复合材料 修正迭代法 正交异性 扁球壳