谭年富
,
陈秀华
,
法洋洋
,
汪海
机械工程材料
基于渐进累积损伤理论和数据传递分析方法，对泡沫夹层复合材料的低速冲击以及冲击后的压缩破坏过程提出了一种全程数值分析方法，即对泡沫夹层复合材料的冲击以及冲击后损伤的泡沫夹层复合材料在压缩载荷下损伤扩展的全过程进行数值模拟分析。结果表明：由于该方法避免了以往学者对冲击后夹层板损伤状态所做的人为假设，把冲击后的预测损伤直接传递用于剩余强度的研究，从而提高了最终破坏载荷和剩余强度的预测精度，数值模拟结果与已有试验结果吻合较好。
关键词:
泡沫夹层复合材料
,
低速冲击
,
累积损伤
,
数值模拟
,
剩余强度
万树德
,
汪海
材料与冶金学报
电弧等离子体具有温度高、能量集中、功率可调、气氛可控、无电极损耗、噪音低、设备简单、电热转换效率高等特点,是一种特殊的洁净高温热源,为高质量冶炼提供了优良环境,是特种合金材料冶炼理想的热源之一.自20世纪90年代本文作者开始研究开发大功率电弧等离子体发生器,先后应用于多种材料的工业冶炼生产和冶金效果研究实践之中,取得了一定经济效益和技术成果.本文介绍自行研发的已经成功应用于工业生产或冶金效果研究的几种电弧等离子体冶金技术.
关键词:
电弧等离子体
,
冶金技术
,
应用
伊鹏跃
,
李真
,
陈秀华
,
于哲峰
,
汪海
复合材料学报
为优化复合材料层压板的冲击损伤阻抗,提出了基于实体-壳耦合模型的优化方法.模型以实体单元模拟冲击点区域,以壳单元模拟周围区域,采用耦合约束连接实体与壳,引用渐进损伤材料本构,提出了冲击下与纤维方向种数相关的损伤变量,优化过程利用遗传算法.通过算例对冲击阻抗的优化方法进行了验证,并对复合材料盒段壁板进行了铺层优化.结果表明:基于实体-壳耦合模型的遗传优化方法,计算效率高,收敛速度快,提高了层压板的抗冲击性能.
关键词:
实体-壳耦合
,
复合材料
,
冲击
,
损伤阻抗
,
优化
,
遗传算法
谭建设
,
张晓晶
,
张俊琪
,
汪海
复合材料学报
以连续介质损伤力学(CDM)为基础,提出了一个有效的数值分析模型来模拟碳纤维增强复合材料(CFRP)层合板低速冲击的接触力响应和能量响应.该模型考虑了不同的失效模式,引入了不可逆的损伤变量和新的刚度折减方式以考虑损伤造成的刚度变化,定义了耗散能的计算方式以考虑损伤造成的能量变化.通过在Abaqus/Explicit平台上编写VUMAT子程序具体实现模型,数值仿真与试验结果吻合较好,验证了该模型的有效性.此外,还综合考虑了Hashin准则与LaRC04准则各自的优缺点,用Hashin和LaRC04相混合得到的准则对低速冲击进行了模拟.结果表明:在冲击外载作用下当CFRP层合板中存在较多基体压缩失效时,采用混合的失效准则模拟得到的接触力响应和能量响应结果更接近试验结果,而使用纯Hashin准则得到的预测结果偏保守.
关键词:
复合材料
,
层合板
,
低速冲击
,
VUMAT
,
仿真
李诗哲
,
陈艳
,
伊鹏跃
,
于哲峰
,
汪海
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150518.005
为预测复合材料层合板的低速冲击特性,提出一种基于弹簧质量模型的冲击分层响应模拟方法.首先根据假定的分层数量和分层面积计算分层前后的弯曲刚度与挠度变化,进而模拟出含分层过程的冲击头运动时间历程.然后,由冲击头的加速度计算接触力,并基于材料的弹-塑性接触定律计算出永久凹坑深度.随后,对共固化复合材料翼盒的壁板进行了低速冲击实验,冲击点分为3种类型:2个梁间蒙皮的中点位置、蒙皮与翼梁T型连接的胶接区边界和梁的正上方.接着,分析对比了不同冲击点的接触力、分层阈值力和凹坑深度的特点.最后,使用所提出的模型计算第1种冲击点的接触力、永久凹坑深度和吸收能量,并分析了矩形板长宽比对薄膜刚度及接触力的影响.结果表明:模拟的接触力与实测结果吻合良好,对永久凹坑深度和吸收能量的模拟精度也较高,所提模拟方法有效;随着长宽比的减小,薄膜刚度迅速增大,从而使接触力显著增大.
关键词:
复合材料壁板
,
低速冲击
,
分层
,
接触力
,
凹坑
宁宝军
,
于哲峰
,
叶文勋
,
汪海
,
毛赢
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151120.001
为通过冲击点位移获得复合材料层压板的低速冲击性能，首先，在层压板落重冲击试验中，使用高速激光位移传感器测得冲击点背部的位移和速度；然后，基于弹簧-质量冲击模型，以冲击点位移计算了冲击接触力，并通过无损冲击试验标定了弹簧-质量模型参数；接着，模拟了有损伤冲击过程的接触力，利用实测冲击点速度响应判定了分层产生的时刻，并根据模拟结果得出了分层阈值力；最后，根据无损检测结果进行了层压板抗弯刚度的折减，使用弹簧-质量模型计算了产生冲击损伤后的接触力及能量吸收曲线，使用冲头和冲击点背部位移计算凹坑的实时深度。结果显示：结构受冲击发生分层时，由于层压板刚度的突降，冲击点速度出现剧烈震荡，该现象可以作为结构出现分层损伤的识别特征；产生冲击损伤后的接触力及能量吸收曲线的计算结果与试验测试结果吻合。计算所得凹坑的实时深度随冲击能量的变化趋势与冲击后测试的凹坑深度变化趋势一致。这些结果表明提出的基于非接触测量技术的方法可用于无法直接测量接触力情况下的层压板冲击性能分析。
关键词:
低速冲击
,
非接触测量
,
分层阈值力
,
冲击点速度
,
凹坑深度
陈海欢
,
张晓晶
,
汪海
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2010.4.016
研究植入工艺参数和材料性能对X-cor夹层结构剪切刚度的影响.通过对pin端部所受约束的细节分析,得到端部约束的三个等效弹簧系数表达式,用于X-cor夹层结构剪切刚度模型计算,并考察pin植入角度、端部斜切角、植入端深度、直径、材料性能和泡沫材料性能等参数对剪切刚度的影响规律.计算结果与试验结果吻合较好,该方法可用于预测X-cor夹层结构剪切刚度.参数分析结果表明,通过增大pin植入角度、pin轴向刚度以及pin直径可显著提高X-cor夹层结构的剪切刚度;pin端部斜切角和植入端深度是次要影响因素;另外,当选用的泡沫材料较刚硬时,不能忽略泡沫材料对结构剪切刚度的贡献.
关键词:
X-cor夹层结构
,
剪切刚度
,
端部约束
,
工艺参数
陈秀华
,
胡培
,
汪海
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2009.10.001
基于材料的第一应力不变量和应力偏张量第二应力不变量,给出了同时考虑拉伸、压缩、剪切强度参数影响下的三参数广义强度准则.该强度准则公式严格满足纯拉伸、纯压缩、纯剪切情况下的强度值,在物理意义上体现了静水压力和静水拉力对材料强度的不同影响和剪切强度对应力偏张量的影响.基于此三参数广义强度准则,讨论了材料在各种典型应力状态下的强度包线,并同传统的强度准则进行了比较分析.最后,以ROHACELL闭孔PMI泡沫为例,给出了三种典型泡沫材料的强度破坏包线曲线和试验验证数据,比较结果证明,采用该强度准则可以较好地预测ROHA-CELL刚性泡沫材料的破坏强度.
关键词:
应力不变量
,
三参数
,
广义强度准则
,
强度破坏包线
,
刚性泡沫
徐焜
,
许希武
,
汪海
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2005.01.024
提出了四步法三维四向矩形编织复合材料的单胞几何模型,该模型考虑了空间纤维束的相互扭结和挤压而造成的纤维束弯曲和截面形状变化.基于刚度体积平均思想,采用微元段直纤维的单向层板刚度分析方法建立了相应的刚度预报模型,得到了材料的工程弹性常数,数值结果表明了该模型的有效性;分析了工艺参数和纤维束横截面形状对弹性常数的影响规律,得到了一些有益结论.
关键词:
三维编织
,
复合材料
,
几何模型
,
工程弹性常数
