李红周
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丁江平
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范欣愉
复合材料学报
为了预测非屈曲织物增强复合材料的力学性能，建立了纤维束的正六边形单胞和非屈曲织物复合材料的长方形单胞，并重点推导了正六边单胞的方程边界条件。通过跨尺度逐级计算这两个单胞的有效弹性常数，得到了非屈曲碳纤维织物增强环氧树脂基复合材料的宏观有效弹性性能和强度。对该非屈曲织物复合材料在拉伸载荷下的累计失效进行了有限元损伤分析。结果表明：初始损伤发生在富树脂区或横向纤维束，损伤在富树脂区与横向纤维束内逐步扩展，最后向纵向纤维束扩展并迅速导致整体失效；非屈曲织物增强复合材料的面内拉伸模量的计算预测值非常接近实验值，面内拉伸强度计算值略小于实验值。
关键词:
非屈曲织物复合材料
,
对称单胞
,
跨尺度建模
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细观力学有限元法
,
有效弹性常数
,
渐进损伤
,
强度预测
许昌
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许希武
,
李晨
材料科学与工程学报
基于缝合层板单层单胞细观力学模型,研究了单层板在拉、压、剪下的力学特性。根据经典层板理论建立了缝合层板在双轴载荷下的强度模型,并考虑了缝合造成表面层和内部层刚度和强度的差异。通过有限元软件ABAQUS分析了双轴载荷多种工况下缝合层板的损伤演化过程,揭示了缝合层板的失效机理,获得了缝合层板在双轴载荷下的失效包络线以及对应比率载荷下的应力应变曲线。所预测的失效模式和失效强度与实验取得了较好的吻合。通过分析表明缝合层板单层在剪切载荷下表现出一定的非线性特性。多轴多向层板在双轴载荷下表现出较强的耦合性。
关键词:
缝合层板
,
剪切非线性
,
复合材料
,
双轴载荷
,
强度预测
曹兴龙
,
王起才
,
鲍学英
硅酸盐通报
为了优化混凝土配合比,采用直接搜索算法对既有的混凝土配合比进行优化设计;为了提高BP神经网络的预测精度,利用遗传算法对普通BP神经网络的权值和阈值进行优化,充分发挥BP神经网络处理非线性问题的能力强、收敛速度快、预测精度高的优点,以既有混凝土配合比为训练样本,对优化后的混凝土强度进行预测,预测精度得到了大幅度提高,经实验验证,该配合比下的混凝土不仅满足功能性、工作性以及耐久性要求,而且大幅节约原材料成本.
关键词:
直接搜索算法
,
遗传算法
,
BP神经网络
,
混凝土
,
强度预测
尹斌
,
许希武
,
古兴瑾
材料科学与工程学报
针对复合材料泡沫芯夹层一体化天线结构开展试验研究,对比含天线和不含天线两种结构面内、面外力学性能,试验结果表明:含天线结构强度小于不含天线结构强度.在试验研究的基础上,通过引入针对复合材料层合板的Tsai-Wu张量判据和针对泡沫芯材料的三参数广义强度准则,对含天线和不含天线泡沫芯夹层结构的渐进损伤过程进行数值模拟,并预测了材料的面内压缩强度和面外拉伸强度.数值模拟结果与试验结果吻合良好,证明了模型的合理有效性.同时,研究了层板厚度、层板铺层角和泡沫芯厚度等因素对材料强度的影响规律,为复合材料一体化天线结构的优化设计提供了必要的参考.
关键词:
复合材料
,
泡沫芯夹层结构
,
天线
,
强度预测
,
数值模拟
张超
,
许希武
,
郭树祥
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2011.6.013
建立了含界面脱粘的三维五向编织复合材料单向拉伸损伤分析有限元模型.将Tsai-Wu强度准则用于纤维束损伤判断并确定材料失效模式,结合Murakami损伤张量表征材料各向异性损伤,根据失效模式进行材料性能退化；界面相和基体分别采用Quads准则和Mises准则作为失效判据,引入刚度折减；建立了五向编织复合材料的损伤预测模型.模拟了典型编织角材料的细观损伤起始、扩展和最终失效过程,分析了材料的细观损伤失效机理,并基于所得应力应变曲线预测了材料的拉伸强度.数值结果与试验结果基本吻合,说明了损伤预测模型的合理有效性.
关键词:
三维五向
,
编织复合材料
,
界面脱粘
,
失效机理
,
强度预测
庄兴民
,
晏雄
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2005.05.023
为了优化设计PE/PE层合板复合材料和准确评价其性能,必须深入地研究该类材料的损伤破坏机理,进而揭示其损伤扩展规律,预测因损伤的存在对材料刚度、强度等宏观性能的影响.基于拟三维模型的概念,提出了适合于数值模拟PE/PE层合板复合材料力学行为的修正模型.应用此有限元数值模型,对3种准各向同性UHMWPE/HDPE层合板在拉伸载荷条件下的损伤及损伤扩展进行了模拟,对这些材料的破坏机理进行了探讨,并预测了它们的强度.通过试验,可知应用上述模型进行数值模拟所获得的结果与试验数据是吻合的.证明了修正后的有限元数值模型的有效性.
关键词:
PE/PE层合板
,
损伤扩展
,
强度预测
,
拟三维模型
,
有限元
张立军
,
王德禹
,
朱锡
,
张凌江
,
崔忠杰
复合材料学报
针对纤维束增强复合材料,提出了双层次随机扩大临界核模型.以复合材料制造工艺为基础建立了纤维间距和纤维束中纤维根数的计算模型,将复合材料中的纤维分为2个层次:纤维束和纤维束群,并提出父核和子核的概念对临界核的构成进行了区分,用Beyerlein公式计算纤维束群中纤维束相继失效引起的纤维束的平均应力集中因子,用Sivasambu公式来计算纤维束中纤维相继断裂造成的纤维的应力集中因子.然后,以纤维断裂蔓延的主要模式为基础,将逐渐增大的无效长度引入纤维束内部,根据统计学理论推导相应的复合材料破坏概率计算公式.编制了相关程序,通过该程序分别预测了S玻纤、E玻纤、玄武岩纤维无捻单向纤维布增强复合材料试件的拉伸强度.对3种复合材料板进行了拉伸强度及基体的拉伸和剪切实验,并对比了预测结果与实验结果.研究结果显示,直接将实验对象的材料、几何参数代入就能得到与实验结果吻合的预测结果.
关键词:
双层次随机扩大临界核
,
复合材料
,
细观力学
,
强度预测
,
Weibull
张超
,
许希武
,
毛春见
复合材料学报
采用考虑纤维束相互挤压的纤维束截面八边形单胞模型,引入周期性边界条件,对三维编织复合材料的渐进损伤过程进行数值模拟,并预测了材料的拉伸强度.通过在应变能密度函数中引入损伤状态变量,建立了含损伤材料的刚度矩阵,运用基于不同失效模式下损伤状态变量的刚度渐进折减法表征材料积分点损伤,通过数值结果与试验结果的对比,分析了Hashin和Tsai-Wu两种准则作为判定纤维束起始损伤的适用性.分析表明:基于引入不同失效模式的Tsai-Wu准则的数值模拟和试验结果吻合良好;Hashin准则不适合作为编织纤维束的损伤判据;不同编织角材料的失效机制不同.
关键词:
三维编织复合材料
,
渐进损伤
,
失效准则
,
强度预测
张芳芳
,
姜文光
,
刘才
,
闫丽娟
复合材料学报
基于区域叠合技术(DST)对编织复合材料渐进损伤过程进行了分析,利用ANSYS参数化设计语言建立了参数化的编织件模型,应用单元切割法在单元边与切割面交点处增加新的节点,将新增节点与该单元部分其他节点重构单元,实现从编织件模型中切割出增强相单胞模型.分别利用Hashin准则与Von Mises准则判断增强相损伤和基体损伤,根据相应损伤模式按修正的Blackketter刚度退化方案对材料刚度进行退化,应用适用于损伤分析的刚度匹配方法,实现区域叠合技术在编织复合材料渐进损伤分析中的应用.提出损伤结果映射方法,实现了基于区域叠合技术所建基体模型的渐进损伤过程的结果显示.数值分析结果发现,区域叠合法分析结果与传统方法分析结果一致,且强度和断裂应变预测结果与试验结果相吻合.
关键词:
区域叠合技术
,
渐进损伤
,
强度预测
,
数值模拟
,
三维编织复合材料
