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一种模量双向变化的梯度复合平面梁的级数解

杨青 , 刘卫平 , 余木火 , 郑百林 , 晏冬秀 , 陈萍 , 贾丽杰 , 魏冉

复合材料学报 doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160324.002

3D打印技术的发展使复杂梯度结构的制造更加容易,有必要对复杂梯度问题的求解开展研究;目前,关于梁结构模量沿轴向或厚度方向梯度变化问题的研究已经较多,但对模量沿2个方向同时变化的研究较少.因此,通过复数形式傅里叶分解的方法对模量以指数形式沿厚度方向和轴向同时变化梯度平面复合梁问题进行了求解.首先,采用弹性力学半逆解法得到了问题的四阶变系数偏微分控制方程的通解;然后,利用级数展开,求解了对称载荷作用下该梁的特解;最后,通过与有限元结果进行对比,说明了级数解的正确性.结果表明:当梯度双向变化时,梁结构的应力分布和变形情况更加复杂,模量较高的位置应力较大,而模量较低的位置应力较小.提出的级数解还可推广至其他相关的梯度双向变化非均匀平面和半平面问题的研究.

关键词: 复数形式傅里叶分解 , 模量双向变化 , 梯度复合平面梁 , 通解 , 级数解

复合材料固化变形预测的理论模型?

杨青 , 刘卫平 , 晏冬秀 , 贾丽杰 , 魏冉 , 徐鹏 , 余木火

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2015.011.011

复合材料在固化过程中不可避免会发生变形问题，因此，需要建立相关理论模型对固化变形进行预测。理论分析可以深入揭示固化变形的内在原因，为试验和生产提供指导。根据已有的科研成果，比较了基于几何变形关系、层合板理论、材料力学理论和弹性力学理论等几个典型的理论模型，分析了其预测机理与适用范围，为复合材料固化变形的控制预测提供一定帮助。

关键词: 复合材料 , 固化变形 , 预测 , 理论模型

Invar合金激光-MIG复合多层焊接焊缝形貌及显微组织

陈洁 , 占小红 , 陈纪城 , 王宇博 , 晏冬秀 , 王玉华 , 刘红兵

中国有色金属学报

借助激光-MIG复合焊技术，采用Invar M93焊丝对厚度为19.05mm的Invar合金板材进行多层对接焊实验。分析了工艺参数对焊缝熔深、熔宽及深宽比等宏观形貌参数的影响，并研究 Invar 合金复合焊接头不同区域的显微组织特点及形成原因。结果表明：从打底层到盖面层焊缝的平均深宽比由2.6减小到0.86，热影响区宽度明显增加，焊缝形貌由钉头状转变为高脚杯状。焊缝中心区域形成纵向分布的狭长奥氏体柱状树枝晶，两侧为斜向生长的奥氏体胞状树枝晶。从打底层到盖面层，焊缝中不同区域的晶粒度均逐渐增大。另外，相邻焊缝边界亦存在热影响区，出现联生结晶现象。

关键词: Invar合金 , 激光-MIG复合焊 , 焊缝形貌 , 显微组织 , 结晶形态

热补仪挖补修理复合材料蜂窝夹层结构

孙凯 , 晏冬秀 , 孔娇月 , 魏冉 , 刘卫平

航空材料学报 doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2014.2.010

利用热补仪进行复合材料蜂窝夹层结构的挖补修理实验研究.利用热电偶测试热补仪修补复合材料蜂窝夹层结构的面内及厚度方向的温度分布;采用光学显微镜观察不同修补层数下的HTS/977-2与HTS/MTM44-1两种预浸料在热补仪固化下的内部质量;并测试不同损伤程度下蜂窝夹层试验件修补后的侧压性能及弯曲性能.结果表明:使用热补仪修补蜂窝夹层结构时在厚度方向上温度分布不均匀,因此在面板及芯子损伤、穿透损伤情况下,应采用分步修理;热补仪对单次修补层数具有局限性,修补材料特性不同,单次修补固化层数上限不同,对HTS/977-2,热补仪最佳单次固化层数为4层或5层,对HTS/MTM44-1,热补仪最佳单次固化层数为10层以上;试验中不同损伤程度的蜂窝夹层结构试验件进行热补仪修补后,侧压强度达到完好状态的79.9％以上,弯曲强度达到完好状态的89.4％以上,验证了热补仪挖补修理复合材料蜂窝夹层结构的可行性.

关键词: 蜂窝夹层结构 , 热补仪修补 , 温度分布 , 侧压强度 , 弯曲强度

修理工艺对边缘封闭蜂窝夹层结构弯曲性能的影响

郭霞 , 关志东 , 刘遂 , 晏冬秀 , 刘卫平 , 孙凯

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2013.12.005

采用四点弯加载方式研究含损伤的边缘封闭蜂窝夹层结构修理后的弯曲性能,同时分析损伤直径、损伤类型和修理设备对修理板弯曲性能的影响.结果表明:所有修理板的抗弯强度恢复率基本处于90％以上;热压罐固化比热补仪固化效果稍好;胶接质量好的前提下,损伤大小对修理效果没有影响,然而损伤越严重,对胶接质量的要求就越高;修理后结构中央的抗弯强度恢复率比结构边缘损伤的高.

关键词: 蜂窝夹层结构 , 挖补修理 , 抗弯强度 , 破坏模式 , 强度恢复率

胶接修理后边缘闭合蜂窝夹芯板的侧压性能

刘遂 , 关志东 , 郭霞 , 孙凯 , 孔娇月 , 晏冬秀

材料科学与工艺

为研究工艺因素对含损伤边缘闭合复合材料蜂窝夹芯板胶接修理效果的影响,使用不同工艺参数对含单侧蒙皮损伤和穿透损伤的蜂窝夹芯板进行胶接修理,并对修理后结构的侧压性能进行了试验研究.使用k样本AndersonDarling检验方法对试验结果进行分析,以比较固化温度及固化设备等工艺因素对修理后试件侧压性能的影响.结果表明:两种修理方法均可以有效地恢复试件的侧压强度,所有试件的压缩强度恢复率均达到无损伤板的90％以上;使用中温固化材料完成修理会明显降低结构的侧压性能,同时使用热压罐完成固化可以提升修理后试件的侧压强度,但提升程度十分有限;另外修理时要尽量避免非对称结构对承载能力造成的不利影响.

关键词: 边缘闭合蜂窝夹芯结构 , 胶接修理 , 侧压性能 , 工艺因素 , k-样本Anderson-Darling检验

纤维层内树脂流动的空气耦合超声无损检测

王占吉 , 刘玲 , 晏冬秀 , 何少刚

复合材料学报

采用空气耦合超声无损检测仪,对部分浸润预浸料中树脂沿纤维层厚度方向的浸渍流动进行了实时检测研究.首先将部分浸润预浸料放置在真空袋中,然后固定在扫描机构上,抽真空,考察在一个大气压作用下不同时刻树脂的浸润流动情况,通过C扫描图片实时、快速检测出树脂的浸润流动变化,并应用达西定律计算了碳纤维网架的渗透率.同时,将观察区域截取试样制备成金相分析试样,通过显微分析验证了C扫描图像分析的准确性.结果表明,空气耦合超声C扫描方法是检测预浸料中树脂沿纤维层厚度方向流动的一种快速和有效的方法.

关键词: 空气耦合超声检测 , 部分浸润预浸料 , 非热压罐 , 浸渍 , C扫描

蜂窝夹层修理结构的弯曲性能试验分析

郭霞 , 关志东 , 刘遂 , 孔娇月 , 晏冬秀 , 乔柳平

复合材料学报

采用四点弯加载方式研究分析了含损伤蜂窝夹层修理结构的弯曲性能,该夹层结构由碳纤维增强的聚合物面板和蜂窝芯子组成.进一步分析了挖补斜度、挖补方式、损伤程度、修理设备和修理材料对修理板弯曲性能的影响.研究表明,修理板的破坏模式可分为补片边缘折断、补片中面折断和胶层破坏三种,相同破坏模式修理板的名义弯曲强度相近,其中前两种破坏模式修理板的名义弯曲强度与完好板相近,而第三种破坏模式修理板的名义弯曲强度相对较低.所有修理板的名义弯曲强度恢复率基本处于95％以上,同时修理后抗弯刚度也满足修理准则.

关键词: 蜂窝夹层结构 , 挖补修理 , 弯曲强度 , 破坏模式 , 修理设备 , 挖补斜度 , 阶梯修理 , 强度恢复率

氦质谱检漏技术在复合材料成型模具上的应用

王霖 , 苏佳智 , 晏冬秀 , 王健 , 徐少晨 , 李培旭

玻璃钢/复合材料

介绍了氦质谱检漏技术,简述复合材料成型模具制造过程及其所用的气密性检测方法,对比分析得出采用氦质谱检漏仪对复合材料成型模具进行气密性检测在检测精度、检测成本、检测周期等多方面具有优势,因此将氦质谱检漏技术应用于复合材料成型模具气密性检测具有很大意义.对氦质谱检漏技术在国内外复合材料成型模具上的应用情况进行介绍,在此基础上,对应用于复合材料成型模具气密性检测的氦质谱检漏系统进行设计,并开展检漏实验,总结检漏过程的注意事项.

关键词: 氦质谱 , 检漏 , 复合材料 , 模具

UEA对冬期制备蒸养混凝土的强度发展影响

辛运来 , 李晓

硅酸盐通报

为改善蒸养混凝土的冬期制备,研究掺加UEA对蒸养混凝土冬期制备的强度影响.不同UEA掺量的混凝土在蒸养后分别采用三种室外养护方式.其它原料配比不变,掺加UEA的蒸养混凝土在冬期制备时的各龄期抗折强度和抗压强度优于不掺的蒸养混凝土,而劣于不掺的标准养护混凝土.且随UEA掺量的增加,蒸养混凝土冬期制备的各龄期强度先增加后降低.蒸养混凝土覆膜后再转入室外养护在冬期制备中较有利于UEA的作用发挥.该养护方式下,UEA掺量为6.O％时,28 d、90 d、120 d抗折强度分别达到同龄期空白标准养护混凝土的76.8％、74.5％、77.5％,抗压强度分别达到88.3％、87.5％、83.8％.

关键词: 蒸养混凝土 , 养护 , UEA , 强度

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