李菊峰
,
杨涛
,
杜宇
,
牛雪娟
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2015.06.008
针对复合材料圆筒结构,讨论了基于模态柔度曲率矩阵的无损检测方法.通过模态分析获得脱层复合材料圆筒的各阶固有频率及节点振型,计算得到轴向和周向柔度曲率矩阵来判断损伤.研究表明:轴向和周向柔度曲率矩阵两种方法均可达到精确识别脱层位置及大小的效果,且越靠近外筒壁,柔度曲率矩阵图突变越大,越易检测.相对而言,轴向柔度曲率Fc在脱层位置突变远大于周向柔度曲率Fd,更易判断损伤.但当损伤发生在沿轴线固定端边界时,轴向柔度曲率Fc本身就有较小突变,应用周向柔度曲率Fd识别防止误判.
关键词:
复合材料圆筒
,
脱层损伤
,
损伤检测
,
柔度曲率矩阵
牛雪娟
,
杨涛
,
杜宇
,
戴维蓉
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2014.04.003
通过对变刚度铺放路径进行数学建模,得到变刚度复合材料层合板的拓扑构型,对复合材料层合板内每个离散单元的每个铺层进行纤维角度和铺层厚度的独立设计.然后将拓扑构型数据导入有限元分析软件GENESIS中,实现层合板铺层信息的可视化显示和拉伸性能的分析,得出层合板的弹塑性本构关系.通过仿真数据与实验测试数据进行对比,得出在所构建的变刚度复合材料层合板模型上进行拉伸实验仿真的准确度可达95％.该方法不仅可以可视化地展现出铺放过程中发生重叠的位置、整个复合材料层合板的厚度分布以及每层上铺放角的分布,还可对其在弹塑性范围内的拉伸性能进行精确仿真.
关键词:
纤维曲线铺放
,
变刚度复合材料
,
有限元建模
,
拉伸特性分析
于湛卉
,
杨涛
,
牛雪娟
,
杜宇
玻璃钢/复合材料
利用复合材料梁的模态柔度曲率改变率MFCI探讨复合材料无损检测方法,应用有限元软件ABAQUS模拟出有损和无损复合材料梁的固有频率和各节点振型位移值并计算出模态柔度曲率改变率值,进而检测出复合材料损伤位置.以检测含不同脱层损伤复合材料简支梁为算例,结果表明在检测复合材料简支梁时,无论是单点脱层损伤还是多点脱层损伤以及脱层损伤大小程度,该方法都能准确检测出含脱层损伤区域的位置,证明了模态柔度曲率改变率法对判断含层间损伤复合材料梁有显著效果.
关键词:
复合材料梁
,
脱层损伤
,
模态柔度曲率改变率
,
损伤检测
申艳娇
,
杨涛
,
牛雪娟
,
杜宇
玻璃钢/复合材料
聚合物基自修复复合材料是一种重要的的智能复合材料.本文就近年来聚合物基自修复复合材料的研究进展进行了系统综述,并以外援型热固性聚合物基自修复复合材料为重点,详细介绍了几种典型的外援型修复方法,主要包括微胶囊型自修复、中空纤维型自修复、微脉管型自修复、热塑性自修复,系统地阐述了这几种自修复方法的修复机理及特点并分析比较其优劣,展望了聚合物基自修复复合材料的应用前景及发展方向.
关键词:
聚合物
,
自修复复合材料
,
热固性
,
外援型
李菊峰
,
杨涛
,
杜宇
,
牛雪娟
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2015.05.016
利用复合材料的模态柔度曲率矩阵探讨了复合材料构件的无损检测方法.通过模态分析获得脱层复合材料梁的各阶固有频率及节点振型,计算得到模态柔度曲率矩阵判断复合材料梁的脱层损伤.基于梁结构损伤检测理论发展了基于柔度曲率矩阵的复合材料板结构脱层损伤识别理论,即纵向柔度曲率矩阵和横向柔度曲率矩阵.算例分析表明:对于单一脱层损伤,纵向和横向柔度曲率突变率分别是3.6310、5.4078倍.对于多处脱层损伤,小损伤处纵向和横向柔度曲率突变率分别是3.5350、5.902 8倍;大损伤处纵向和横向柔度曲率突变率分别是5.680 3、10.010 9倍.突变位置与预设的脱层位置一致.说明纵向和横向柔度曲率均能判断复合材料脱层损伤的位置和大小,且相对来说,纵向柔度曲率损伤识别效果更好于横向柔度曲率.
关键词:
复合材料
,
脱层损伤
,
模态柔度曲率矩阵
,
损伤检测
何梅洪
,
杨涛
,
张斌
,
杜宇
,
牛雪娟
宇航材料工艺
doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2015.05.017
传统的超声B扫描和C扫描检测,并不能完全地展现复合材料复合缺陷的全貌,具有一定的局限性.本文通过实验的方法,对人工预制缺陷试样进行了水浸超声C扫描成像检测.在超声C扫描底波幅值成像原理的基础上,通过一次扫描,获取不同层深位置的超声反射信号进行切片C扫描成像,利用不同层深位置的切片C扫描图像观察材料内部的缺陷.实验结果表明,利用超声A、B、C扫描成像与切片C扫描成像相结合的方法对复合材料中的复合缺陷进行多角度成像,能够对复合材料内部的复合缺陷进行全方位的清晰显示.
关键词:
复合材料
,
复合缺陷
,
超声检测
,
切片C扫描
李菊峰
,
杨涛
,
杜宇
,
牛雪娟
宇航材料工艺
doi:10.12044/j.issn.1007-2330.2017.01.005
基于实验模态分析理论,构建了复合材料层合板的模态实验理论及测试系统.首先制备了150mm×80 mm×3.75 mm的碳纤维复合材料层合板,通过DH5922N动态数据采集仪提取了加速度传感器以及力锤所感应到的频响函数及激励信号.将频响函数导入DHDAS动态信号分析系统后获得复合材料层合板一阶及二阶固有频率分别为323.103和656.180 Hz,并测得对应频率下的各测点振型.结果表明,利用本文所提出的实验理论及所用设备可精确提取复合材料层合板的模态信息.
关键词:
复合材料
,
模态测试
,
模态振型
,
固有频率
杜宇
,
杨涛
,
牛雪娟
玻璃钢/复合材料
利用ABAQUS软件,建立了含孔复合材料层合板的有限元模型,在层合板四边简支,承受轴向压力载荷作用下,分析讨论了孔径/板宽比、铺层比例、铺层角度、材料性能等结构参数对层合板的线性屈曲的影响.结果表明,孔径/板宽比d/w越大,屈曲载荷越小,当d/w≤O.1时,可认为是小孔洞情况,可近似按无限大层合板处理;90°铺层(与载荷受力方向一致)比例越大,或0°铺层(与载荷受力方向垂直)比例越小,屈曲载荷越大,增加±45°铺层比例,有利于降低层合板各向异性程度;对于斜交对称铺层的层合板,铺层角度对其屈曲载荷影响很大,最大值与最小值相差13.05N;材料主方向结构性能参数差别较大时,屈曲载荷也相差较大,材料的结构性能参数对屈曲承载力具有明显的影响.
关键词:
含孔复合材料层合板
,
有限元模型
,
结构参数
,
线性屈曲
牛雪娟
,
杨涛
,
李阳
玻璃钢/复合材料
沿最大主应力方向的变刚度铺放可有效提高复合材料构件的强度.以与孔周围设定区域内,单元格上流场速度矢方向与有限元得到的最大主应力方向之间的差异最小为优化目标,优化有势流场构造参数,从而得到优化的变刚度铺层轨迹.该方法得到的变刚度铺层能最大程度地使纤维主方向与层合板在该点处的最大主应力方向一致.研究结果表明,变刚度铺放不仅可提高层合板的拉伸强度,还可使试件在达到极限载荷后的承载能力下降速度平缓,从而降低了发生瞬时性损坏的概率.
关键词:
变刚度铺放
,
单钉双剪螺栓连接
,
有势流场
,
最大主应力方向
