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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

高低温环境下金属橡胶材料疲劳特性试验研究

侯军芳 , 白鸿柏 , 李冬伟 , 王尤颜 , 陶帅

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2007.02.020

以高低温等太空极端环境中的减振需求为背景,对设计制作的固支圆盘型金属橡胶试件进行了高低温环境疲劳特性试验研究,并根据刚度衰退特性提出了金属橡胶构件的疲劳失效判据.研究结果表明:金属橡胶材料的疲劳破坏形式主要是金属丝的断裂破碎和磨损,宏观上表现为试件动态刚度的不断衰减,且在相同振幅下,金属橡胶试件的刚度衰减速度随环境温度的降低而加快,随温度的升高而减缓.在整个疲劳试验过程中,试件损耗因子变化幅度较小,阻尼性能相对比较稳定.

关键词: 金属橡胶 , 弹性多孔材料 , 高低温环境 , 疲劳特性 , 刚度衰退 , 累积损伤

累积损伤方法在复合材料接头研究中的应用

王丹勇 , 温卫东 , 崔海涛

机械工程材料 doi:10.3969/j.issn.1000-3738.2006.01.001

累积损伤方法已被广泛应用于复合材料的各种结构损伤分析及强度预测中.对累积损伤方法在纤维增强复合材料机械连接接头性能研究中的应用进行了分析论述,主要包含应力分析中的有限元建模、失效判定准则及损伤过程中材料性能退化三大部分.并对该分析方法在今后研究的动向进行了展望.

关键词: 复合材料 , 累积损伤 , 机械连接接头 , 失效准则

一种预估复合材料钉-孔挤压强度与刚度的方法

刘向东 , 李亚智 , 苏杰 , 丁瑞香

航空材料学报 doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2014.5.013

基于累积损伤理论对金属-复合材料单钉连接件强度和刚度进行研究.分析层合板钉孔挤压损伤后剩余刚度的变化规律,提出在挤压变形和强度计算中,针对基体和纤维压缩失效,采用相关模量先突减、然后逐渐提升的刚度修正方法.分析获得钉-孔挤压区基体和纤维压缩失效后的材料刚度(模量)参数随压缩应变量变化的规律,用来模拟连接结构的挤压强度和刚度行为,与试验结果相吻合.

关键词: 复合材料层合板 , 机械连接 , 累积损伤 , 刚度修正

复合材料层合板机械连接结构累积损伤模型和挤压性能试验研究

张爽 , 王栋 , 郦正能 , 寇长河 , 章怡宁

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2006.02.028

建立了三维累积损伤有限元模型,采用扩展拉格朗日乘子法对螺栓表面和复合材料层合板孔壁间的接触行为进行了模拟.对复合材料层合板中纤维断裂、基体开裂和纤维-基体剪切3类基本损伤类型的产生、扩展以及它们之间的关联性进行了研究.计算得到了复合材料层合板单钉连接结构的载荷-位移曲线,预测了它们的初始挤压破坏载荷.同时,进行了T300帘子布/QY8911双马来酰亚胺树脂层合板单钉单搭螺栓挤压强度试验,验证了不同铺层类型和结构尺寸对复合材料层合板机械连接挤压性能的影响.试验结果和计算结果吻合较好,证明了该模型和算法的有效性.

关键词: 层合板 , 机械连接 , 累积损伤 , 接触模型

复合材料层合板多钉连接结构累积损伤过程可视化仿真模拟

张爽 , 王栋 , 郦正能 , 寇长河 , 章怡宁

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2006.03.026

建立了分析复合材料层合板多钉连接结构的三维有限元模型,考虑了接触状态非线性和累积损伤过程非线性的影响,运用ANSYS中的APDL编制程序实现了对复合材料层合板机械连接结构整个承载过程的可视化仿真模拟,同时进行了T300/QY9512复合材料层合板多钉单剪拉伸试验.结果表明,在一定几何尺寸下,复合材料层合板多钉连接结构钉载分配的不均匀性在整个承载过程中并无明显改善.根据本文中提出的累积损伤模型对各孔位变形进行了计算,计算结果与试验结果吻合较好.从累积损伤过程的仿真结果可以明显看出,不同几何尺寸的多钉连接结构中各钉孔附近损伤的起始和发展过程具有明显的区别.优化设计结果表明,不同钉孔处层合板厚度的改变对各钉钉载分配无明显影响,但孔边法向和切向应力大小和分布均受到严重影响,对整个多钉连接结构的损伤程度产生很大变化.

关键词: 累积损伤 , 接触非线性 , 多钉连接 , 复合材料层合板

复合材料单钉接头疲劳累积损伤破坏分析

王丹勇 , 温卫东

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2008.01.029

基于时间增量原理,推导了层合板接头疲劳加载累积损伤应力-应变分析的虚功方程.同时,引入Hashin三维疲劳失效准则进行材料的损伤判定,并结合建立的疲劳加载材料退化模型、4种基本损伤机制相互关联作用的材料性能退化方法及复合材料接头最终失效判据,建立了层合板接头疲劳载荷作用下三维累积损伤分析的寿命预测方法.最后,对层合板接头拉-拉疲劳载荷作用下的损伤累积扩展与失效规律进行了仿真分析,并与试验结果进行了对比,结果表明:本文中建立的寿命预测方法能够很好地预测层合板接头的寿命以及损伤发生、扩展及最终失效.

关键词: 复合材料 , 接头 , 疲劳 , 累积损伤

复合材料层压板剩余刚度-剩余强度关联模型

廉伟 , 姚卫星

复合材料学报

基于剩余强度和剩余刚度取决于同-损伤状态的假设,给出了基于剩余刚度的损伤定义和基于剩余强度的损伤定义之间的关系,建立了剩余刚度-剩余强度关联模型.用3种不同铺层形式的层压板试验数据对本文中提出的剩余刚度模型及剩余强度模型进行了验证,结果表明:本文中提出的剩余刚度和剩余强度模型能很好地描述复合材料层压板疲劳过程中的剩余刚度和剩余强度退化规律;通过关联模型,可以在已知剩余刚度退化规律的前提下,用少量剩余强度试验确定剩余强度退化规律;与剩余刚度关联的剩余强度模型中的参数可以被认为是材料常数.

关键词: 复合材料 , 层压板 , 疲劳 , 累积损伤 , 剩余强度 , 剩余刚度

缠绕线型对缠绕复合材料圆管轴向拉伸失效的影响

温卫东 , 李俭 , 崔海涛 , 徐颖 , 张宏建

复合材料学报

采用细观刚度模型的有限元分析(FEA)与改进的逐渐累积损伤方法相结合,建立了缠绕复合材料圆管轴向拉伸失效的分析方法与流程,以揭示缠绕线型对缠绕复合材料损伤失效的影响.对沿圆周方向分布有1个、3个和5个单胞的3种不同线型的缠绕复合材料圆管试件进行轴向拉伸破坏实验,获得其失效形式、平均拉伸强度及其随缠绕线型的变化规律.研究表明:缠绕复合材料圆管轴向拉伸失效主要以丧失承载能力的功能失效为主,缠绕线型对其拉伸强度有一定的影响;数值分析结果表明,轴向拉伸过程中,主要损伤为基体开裂与基纤剪切,纤维交叉容易引起损伤起始与扩展.

关键词: 缠绕线型 , 有限元分析 , 累积损伤 , 功能失效 , 复合材料