复合材料层压板铆接修补剩余强度评估 被引量：9

1

作者 张阿盈 许洪明 陈昊 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期105-109,共5页

机械连接修理是复合材料结构主要修补方式,由于拆卸方便、传递载荷大等优点,在结构维修中得到广泛应用。对修补结构进行强度评估是保证修理效果进行参数优化的必要步骤。本文采用数值模拟方法对两种铆接修补层压板的拉伸剩余强度进行了... 机械连接修理是复合材料结构主要修补方式,由于拆卸方便、传递载荷大等优点,在结构维修中得到广泛应用。对修补结构进行强度评估是保证修理效果进行参数优化的必要步骤。本文采用数值模拟方法对两种铆接修补层压板的拉伸剩余强度进行了评估分析。层压板用壳元模拟,紧固件用梁元模拟,紧固件与孔的约束用多点约束技术模拟。在Abaqus商业化有限元分析软件及其二次开发平台上,利用用户自定义场(USDFLD)的方法对复合材料性能进行多级衰减。分析结果与试验结果一致性良好,破坏载荷的预估值与试验值误差在6%之内。分析方法对复合材料机械连接修理设计有一定的借鉴作用。 展开更多

关键词 复合材料层压板 铆接修补 剩余强度 失效模拟

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基于动态显式分析的复合材料盒段失效模拟 被引量：3

2

作者 张阿盈 邱学仕 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期473-478,11,共6页

为了研究复合材料结构失效过程并为强度设计提供分析依据,对结构进行失效模拟。在静态隐式分析中,材料的失效和破坏常常导致严重的不收敛。针对复合材料多墙盒段结构,采用动态显式分析方法对弯曲载荷工况进行了试验模拟。壁板和墙均采... 为了研究复合材料结构失效过程并为强度设计提供分析依据,对结构进行失效模拟。在静态隐式分析中,材料的失效和破坏常常导致严重的不收敛。针对复合材料多墙盒段结构,采用动态显式分析方法对弯曲载荷工况进行了试验模拟。壁板和墙均采用层壳元,在上壁板中面嵌入一层体元模拟层间失效,利用用户自定义材料(VUMAT)的方法对材料性能进行连续衰减,并进行渐进式失效分析。分析表明,动态显式分析避免了不收敛问题,能比较准确地模拟复合材料盒段的失效过程,无论是应变、屈曲载荷、破坏载荷,还是破坏形式,分析结果均与试验结果吻合较好,屈曲载荷、破坏载荷的预测值与试验结果误差在7%以内。表明本文方法可以满足工程设计和分析要求。 展开更多

关键词 复合材料盒段 有限元模拟 收敛 动态显式分析 破坏载荷

原文传递

长桁与蒙皮脱粘对复合材料加筋板承载能力影响分析 被引量：9

3

作者 张阿盈 邓凡尘 +1 位作者 于飞 袁菲 《强度与环境》 2014年第3期44-50,共7页

复合材料结构在制造和使用过程中,难免产生分层损伤,这些损伤都会在不同程度上影响结构的承载能力。针对复合材料加筋板,采用有限元动态显式分析方法,分析长桁与蒙皮脱粘面积对加筋壁板结构屈曲和后屈曲承载能力的影响。在ABAQUS商业化... 复合材料结构在制造和使用过程中,难免产生分层损伤,这些损伤都会在不同程度上影响结构的承载能力。针对复合材料加筋板,采用有限元动态显式分析方法,分析长桁与蒙皮脱粘面积对加筋壁板结构屈曲和后屈曲承载能力的影响。在ABAQUS商业化有限元分析软件及其二次开发平台上,利用用户自定义材料(VUMAT)的方法对材料性能进行连续衰减,实现加筋板轴压载荷作用下的渐进式失效分析。建立了脱粘面积与结构承载能力之间的关系,研究结果可为合理制定复合材料构件缺陷验收标准和结构修理容限提供分析依据。 展开更多

关键词 复合材料加筋板 长桁与蒙皮脱粘 动态显式分析 屈曲载荷 承载能力

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复合材料胶接搭接接头应力分析方法研究 被引量：15

4

作者 张阿盈 《航空工程进展》 2012年第2期167-173,共7页

胶接是复合材料结构主要连接方法之一,对胶接接头进行应力分析是保证复合材料安全性、耐久性的关键。在初步设计阶段,一般采用解析方法对胶接接头进行应力分析及参数研究。针对复合材料双搭接和单搭接胶接接头,在Tsai等人的理论分析方法... 胶接是复合材料结构主要连接方法之一,对胶接接头进行应力分析是保证复合材料安全性、耐久性的关键。在初步设计阶段,一般采用解析方法对胶接接头进行应力分析及参数研究。针对复合材料双搭接和单搭接胶接接头,在Tsai等人的理论分析方法(TOM方法)基础上,提出了一种改进的搭接接头剪应力分析方法,该方法考虑了被胶接件的剪切变形,认为被胶接件只有在靠近胶层的半个厚度上产生剪切变形,剪应力沿该半厚度呈线性分布。算例分析结果表明:本文方法比现有的分析方法更接近于有限元模拟结果,可用于估算复合材料胶接接头剪应力分布。 展开更多

关键词 复合材料 胶接接头 双搭接 单搭接 胶层 剪应力

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复合材料整体化结合界面失效模拟方法研究 被引量：9

5

作者 张阿盈 《航空工程进展》 2013年第4期509-514,共6页

复合材料结构界面失效分析有助于复合材料整体化结构细节设计,有必要进行界面失效问题分析。针对复合材料整体化结合界面进行有限元数值模拟失效分析方法研究,对承受不同载荷的结合界面选用不同的建模方法和失效模型。对于层压板失效,在... 复合材料结构界面失效分析有助于复合材料整体化结构细节设计,有必要进行界面失效问题分析。针对复合材料整体化结合界面进行有限元数值模拟失效分析方法研究,对承受不同载荷的结合界面选用不同的建模方法和失效模型。对于层压板失效,在Tsai-Hill判据基础上,增加破坏能判据;对于界面失效,提出基于应力、应变和破坏能的多级判据及其衰减方法。结果表明:本文方法建模简单、计算速度较快、计算结果与试验值吻合性好,可为复合材料整体化结构设计提供工程实用的分析方法。 展开更多

关键词 复合材料结合界面 有限元 建模技术 失效模型 界面性能参数

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含离散源损伤复合材料加筋板剩余强度及其修理技术研究 被引量：3

6

作者 张阿盈 陈向明 王力立 《工程与试验》 2018年第2期16-19,共4页

飞机复合材料结构在使用过程中难免遭受离散源损伤,这种损伤会严重降低结构的承载能力。针对含穿透性切口的复合材料加筋板,采用试验和数值分析方法研究其拉伸载荷作用下的剩余强度,并根据设计应变设计了金属补片机械连接修理方案,提出... 飞机复合材料结构在使用过程中难免遭受离散源损伤,这种损伤会严重降低结构的承载能力。针对含穿透性切口的复合材料加筋板,采用试验和数值分析方法研究其拉伸载荷作用下的剩余强度,并根据设计应变设计了金属补片机械连接修理方案,提出了一种评估复合材料机械连接修理结构剩余强度的数值分析方法。分析方法以有限元模拟为主,用壳元模拟层压板,用梁元模拟紧固件,用多点约束模拟紧固件与孔的接触,用0°层点应力准则预估复合材料破坏载荷。通过试验验证了评估方法,得到了修理结构强度恢复率。本文的研究对于飞机复合材料结构修理技术研究有一定的借鉴意义。 展开更多

关键词 复合材料加筋板 离散源损伤 剩余强度 机械连接修理 有限元模拟

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复合材料螺接修理层压板剩余强度评估

7

作者 张阿盈 陈向明 屈天骄 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第7期263-266,共4页

复合材料结构修理是飞机复合材料结构全寿命周期中不可或缺的重要环节。螺接修理传递载荷大,操作简单,易于外场实施。快速估算螺接修理结构的剩余强度,有助于修理参数优化及修理方案的设计。采用基于子模型法的有限元数值分析方法,快速... 复合材料结构修理是飞机复合材料结构全寿命周期中不可或缺的重要环节。螺接修理传递载荷大,操作简单,易于外场实施。快速估算螺接修理结构的剩余强度,有助于修理参数优化及修理方案的设计。采用基于子模型法的有限元数值分析方法,快速预估螺接修理层压板结构的承载能力。模型中复合材料层压板和金属补片用壳元模拟,螺栓用梁元模拟,采用多点约束技术模拟螺栓与螺栓孔的接触。在整体模型应力分析的基础上,选择高应力区建立子模型,提出0°层点应力准则判断层压板是否破坏,根据粱元剪力的大小用工程方法评估螺栓的强度。分析表明,分析方法建模简单、计算周期短、分析结果与试验结果误差在5%以内,可以满足工程设计和分析要求。 展开更多

关键词 复合材料层压板 螺接修理 剩余强度 有限元分析

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复合材料机翼壁板离散源损伤修理技术研究 被引量：5

8

作者 陈向明 张阿盈 +3 位作者 柴亚南 刘红武 王力立 于飞 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期551-556,共6页

由于机翼为主承力结构,蒙皮修理主要采用机械连接修理方式,针对民机复合材料机翼下蒙皮壁板结构的离散源损伤开展了修理方案设计、试验验证、有限元分析及改进设计研究。首先,根据损伤类型和下蒙皮壁板的传载特性,设计了机械连接金属补... 由于机翼为主承力结构,蒙皮修理主要采用机械连接修理方式,针对民机复合材料机翼下蒙皮壁板结构的离散源损伤开展了修理方案设计、试验验证、有限元分析及改进设计研究。首先,根据损伤类型和下蒙皮壁板的传载特性,设计了机械连接金属补片修理方案,并制造了包括含损伤和损伤修理两类试验件,进行了试验验证,修理后承载能力提高了124%,能够满足一般民机复合材料机翼蒙皮设计许用应变。然后,建立了两类试验件的有限元模型,进行了进一步计算分析,通过对试验数据和计算结果的对比分析发现,原修理方案偏于保守,增加了结构重量成本。最后,经计算分析提出了三种改进的修理设计方案,改进后的修理构型II承载能力相对于原修理方案提高了4.7%,而结构重量降低了3.9%,该修理方法可为今后民机复合材料机翼修理方案的设计提供参考。 展开更多

关键词 复合材料机翼 加筋壁板 离散源损伤 修理设计 方案改进

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复合材料机翼壁板离散源损伤修理评估方法 被引量：5

9

作者 陈向明 张阿盈 +3 位作者 柴亚南 刘红武 王力立 于飞 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2017年第2期457-462,共6页

针对含离散源损伤复合材料机翼壁板机械连接修理结构,开展了机械连接修理结构渐进式破坏有限元分析技术的研究和验证。建立了利用梁元耦合解析刚性面模拟螺钉,采用适用于平面应力状态的LaRC05强度准则和B-K准则作为复合材料层板和胶接... 针对含离散源损伤复合材料机翼壁板机械连接修理结构,开展了机械连接修理结构渐进式破坏有限元分析技术的研究和验证。建立了利用梁元耦合解析刚性面模拟螺钉,采用适用于平面应力状态的LaRC05强度准则和B-K准则作为复合材料层板和胶接界面失效判据的机械连接修理结构有限元分析模型。在此基础上,通过编写用户自定义材料子程序(UMAT),实现了材料失效准则与刚度退化方案在商用软件Abaqus中的应用和机械连接修理结构承载能力的求解。计算结果表明,对于大规模螺钉连接的复杂修理结构,所采用的有限元建模和分析方法有效可行。与试验结果相比,结构承载能力数值分析与试验值吻合良好,误差在5%以内,预测的失效模式也与试验结果一致。 展开更多

关键词 复合材料机翼 加筋壁板 离散源损伤 修理 评估方法

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复合材料多墙盒段后屈曲的破坏预测方法 被引量：2

10

作者 袁菲 柴亚南 张阿盈 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1090-1096,共7页

目前复合材料垂尾已广泛运用在多种飞机型号上,为了保证结构安全,研究复合材料垂尾盒段的力学特性十分必要。建立在弯剪载荷下垂尾盒段屈曲和后屈曲的模型,重点研究了在弯剪载荷下后屈曲诱发的盒段蒙皮铺层间、蒙皮/缘条之间界面的失效... 目前复合材料垂尾已广泛运用在多种飞机型号上,为了保证结构安全,研究复合材料垂尾盒段的力学特性十分必要。建立在弯剪载荷下垂尾盒段屈曲和后屈曲的模型,重点研究了在弯剪载荷下后屈曲诱发的盒段蒙皮铺层间、蒙皮/缘条之间界面的失效问题;其中蒙皮铺层之间采用实体单元进行连接,连接界面采用二次应力准则作为损伤的起始判据,能量混合准则作为损伤的扩展判据,并且自定义损伤变量实现刚度的非线性衰减;蒙皮与缘条之间采用cohesive单元模拟胶层;复合材料壁板采用断裂面准则作为失效判据,该判据能有效判断基体的失效。该模型基于Abaqus动态显式分析步,屈曲模态、屈曲载荷、破坏形式与极限载荷与实验吻合良好,证明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 复合材料 多墙盒段 自定义损伤变量 非线性衰减 后屈曲

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后屈曲复合材料加筋壁板的破坏预测方法 被引量：3

11

作者 袁菲 柴亚南 张阿盈 《科学技术与工程》 北大核心 2015年第9期129-135,共7页

建立了复合材料加筋壁板屈曲和后屈曲有限元分析模型。该模型采用实体单元有效模拟筋条和蒙皮之间的连接。连接界面采用二次应力准则作为损伤起始判据、混合能量准则作为损伤扩展判据,并自定义损伤变量实现刚度非线性衰减。复合材料壁... 建立了复合材料加筋壁板屈曲和后屈曲有限元分析模型。该模型采用实体单元有效模拟筋条和蒙皮之间的连接。连接界面采用二次应力准则作为损伤起始判据、混合能量准则作为损伤扩展判据,并自定义损伤变量实现刚度非线性衰减。复合材料壁板采用断裂面准则作为失效判据,该判据能有效判断基体的失效。基于ABAQUS动态显示分析步,模拟了复合材料加筋壁板在压缩载荷下屈曲和后屈曲的过程,有限元分析结果与试验数据对比良好,证明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 后屈曲 断裂面准则 自定义损伤变量 非线性衰减

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复合材料加筋壁板修理后压缩性能试验研究 被引量：2

12

作者 陈向明 张阿盈 +1 位作者 王力立 高敏 《工程与试验》 2017年第1期9-13,86,共6页

由于机翼为主承力结构,蒙皮修理主要采用机械连接修理方式。本文针对民机复合材料机翼上蒙皮壁板结构的离散源损伤开展了修理方案设计、试验验证及分析研究。首先,根据损伤类型和上蒙皮壁板的传载特性,设计了机械连接金属补片修理方案,... 由于机翼为主承力结构,蒙皮修理主要采用机械连接修理方式。本文针对民机复合材料机翼上蒙皮壁板结构的离散源损伤开展了修理方案设计、试验验证及分析研究。首先,根据损伤类型和上蒙皮壁板的传载特性,设计了机械连接金属补片修理方案,并制造了包括损伤和损伤修理两类试验件,进行了试验验证,修理后承载能力提高了133%,能够满足一般民机复合材料机翼蒙皮设计许用应变的要求。但该修理方法使得试验件修理区域较原结构刚度偏大,造成试验件修理区域承载高于两侧长桁。另外,修理补片会造成试验件提前出现载荷偏心弯曲。虽然修理补片的刚度和强度还有待进一步优化,但该修理方法依然可为今后民机复合材料机翼修理方案的设计提供参考。 展开更多

关键词 复合材料机翼 加筋壁板 离散源损伤 修理设计 试验研究

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含预制脱粘的加筋壁板损伤扩展 被引量：3

13

作者 张茹 柴亚南 +1 位作者 张阿盈 陈向明 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期716-722,共7页

复合材料加筋壁板在制备过程中容易在筋条蒙皮胶界面处存在缺陷,加速了蒙皮与筋条界面脱粘,在极大程度上影响结构的承载能力。基于Abaqus有限元软件用内聚力模型(CZM)和虚拟裂纹闭合技术(VCCT)两种方法对筋条蒙皮界面含预制脱粘的加筋... 复合材料加筋壁板在制备过程中容易在筋条蒙皮胶界面处存在缺陷,加速了蒙皮与筋条界面脱粘,在极大程度上影响结构的承载能力。基于Abaqus有限元软件用内聚力模型(CZM)和虚拟裂纹闭合技术(VCCT)两种方法对筋条蒙皮界面含预制脱粘的加筋壁板损伤扩展进行研究,并对比试验结果验证了模型的合理性。给出预制脱粘前缘损伤起始时各型能量释放率的分布;进一步研究不同预制脱粘的位置、面积对加筋板最终破坏状态和结构承载能力的大小。对比发现脱粘前缘损伤起始时II型能量释放率的贡献最大;预制脱粘位于外侧时结构的承载能力比位于中部强;结构的承载能力随着预制脱粘面积的增加而减小。 展开更多

关键词 内聚力模型 虚拟裂纹闭合技术 能量释放率 脱粘 刚度

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复合材料加筋壁板长桁凸缘变厚度设计对长桁-蒙皮界面承载能力的影响 被引量：2

14

作者 王喆 成李南 +3 位作者 柴亚南 陈向明 李新祥 张阿盈 《科学技术与工程》 北大核心 2020年第7期2913-2919,共7页

长桁与蒙皮之间的脱胶是复合材料加筋壁板主要的失效形式之一。首先对复合材料机翼结构长桁-蒙皮典型结构进行了三点弯曲试验,获得破坏载荷以及界面失效模式。然后基于ABAQUS建立三维有限元模型,采用内聚力模型模拟界面的破坏情况。有... 长桁与蒙皮之间的脱胶是复合材料加筋壁板主要的失效形式之一。首先对复合材料机翼结构长桁-蒙皮典型结构进行了三点弯曲试验,获得破坏载荷以及界面失效模式。然后基于ABAQUS建立三维有限元模型,采用内聚力模型模拟界面的破坏情况。有限元计算结果与试验结果吻合较好,验证了有限元模型的合理性。在此基础上,对长桁凸缘宽度方向采用渐变厚度设计,开展了其对长桁-蒙皮界面承载能力的影响分析。研究结果表明采用变厚度设计可以减缓长桁凸缘末端附近的刚度突变,降低长桁凸缘末端与蒙皮之间界面的面外载荷。凸缘变厚度设计可以有效避免长桁与蒙皮界面过早出现脱胶失效,长桁凸缘末端越薄,界面脱黏载荷越大。 展开更多

关键词 复合材料 三点弯试验 界面脱胶 变厚度设计 承载能力

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含预制分层的帽型加筋单元在四点弯曲载荷下的损伤扩展 被引量：1

15

作者 张茹 柴亚南 +2 位作者 张阿盈 陈向明 屈天骄 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第10期224-229,共6页

复合材料加筋结构在制造过程中往往会存在初始分层损伤从而降低了结构的承载能力。利用ABAQUS分析平台建立含预制分层的帽型加筋结构有限元模型,选用虚拟裂纹闭合技术中的Benzeggagh-Kenane(B-K)分层扩展判据模拟含预制分层的帽型加筋... 复合材料加筋结构在制造过程中往往会存在初始分层损伤从而降低了结构的承载能力。利用ABAQUS分析平台建立含预制分层的帽型加筋结构有限元模型,选用虚拟裂纹闭合技术中的Benzeggagh-Kenane(B-K)分层扩展判据模拟含预制分层的帽型加筋结构在四点弯载荷作用下结构裂纹的起始和扩展情况,对比试验发现结果拟合良好。详细分析分层的位置、形状及面积对加筋板损伤起始的影响,比较各型能量释放率对裂纹扩展影响。结果表明:预制分层位于界面中部时结构的承载能力最大;分层面积增大时结构的承载能力整体呈下降趋势,分层面积在一定范围变化时对结构的承载能力影响不大;但当分层面积大于一定值时,结构的承载能力急剧下降;剪切应变能释放率对裂纹扩展的贡献比较大。 展开更多

关键词 虚拟裂纹闭合法 能量释放率 裂纹扩展 承载能力 预制分层

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复合材料修补结构强度及寿命试验研究 被引量：1

16

作者 许洪明 张阿盈 +1 位作者 吕春光 储建恒 《航空科学技术》 2012年第6期48-50,共3页

为研究金属补片式复合材料修补结构的强度、疲劳性能及剩余强度性能,分析对比了单排及双排铆钉连接的金属补片式复合材料修补结构的破坏模式、静力破坏载荷、疲劳寿命及剩余强度,结果表明,双排铆钉连接的修补结构的强度、疲劳性能及剩... 为研究金属补片式复合材料修补结构的强度、疲劳性能及剩余强度性能,分析对比了单排及双排铆钉连接的金属补片式复合材料修补结构的破坏模式、静力破坏载荷、疲劳寿命及剩余强度,结果表明,双排铆钉连接的修补结构的强度、疲劳性能及剩余强度性能均优于单排铆钉连接的修补结构,研究结果可为铆钉连接的金属补片式复合材料修补结构强度及疲劳设计工作提供参考。 展开更多

关键词 复合材料结构 修补 强度 疲劳 试验

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胶接和共固化成型对复合材料加筋板压缩性能的影响 被引量：2

17

作者 杨钧超 柴亚南 张阿盈 《工程与试验》 2017年第1期14-18,共5页

为了研究胶接和共固化成型的复合材料加筋板的压缩性能,本文首先开展了两类加筋板轴压试验。然后,建立了渐进损伤有限元模型,模拟加筋板压缩失效过程。复合材料根据Hashin准则判定其失效,蒙皮和筋条间界面采用二次应力准则作为损伤起始... 为了研究胶接和共固化成型的复合材料加筋板的压缩性能,本文首先开展了两类加筋板轴压试验。然后,建立了渐进损伤有限元模型,模拟加筋板压缩失效过程。复合材料根据Hashin准则判定其失效,蒙皮和筋条间界面采用二次应力准则作为损伤起始判据。通过引入指数形式的损伤状态变量,直接折减材料失效点刚度矩阵来模拟材料的失效过程。随后,根据试验和有限元结果,详细讨论了加筋板的压缩过程。结果表明,两类加筋板失效模式一致,而胶接加筋板比共固化加筋板压缩承载能力略高。 展开更多

关键词 复合材料加筋板 有限元方法(FEM) 压缩性能 试验

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非对称/非均衡复合材料层压板弯曲与扭转耦合变形试验方法 被引量：3

18

作者 张阿盈 柴亚南 关德新 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期207-211,共5页

对几种铺层的非对称/非均衡层压板在纯弯载荷下的耦合变形进行了模拟分析,并进行了板宽、板厚等参数的影响分析,在此基础上设计了一套四点弯曲柔性支持装置。采用该装置对两种铺层的非对称/非均衡层压板进行了柔性四点弯曲试验,并与常... 对几种铺层的非对称/非均衡层压板在纯弯载荷下的耦合变形进行了模拟分析,并进行了板宽、板厚等参数的影响分析,在此基础上设计了一套四点弯曲柔性支持装置。采用该装置对两种铺层的非对称/非均衡层压板进行了柔性四点弯曲试验,并与常规四点弯曲试验进行了对比。柔性四点弯曲装置对非对称/非均衡层压板施加弯曲载荷的同时没有限制试件的扭转变形,而常规四点弯曲几乎完全限制了非对称/非均衡层压板的扭转变形。柔性四点弯曲加载装置基本上达到了设计要求,可用于非对称/非均衡层压板弯-扭耦合系数的测试。 展开更多

关键词 非对称/非均衡 弯-扭耦合变形 柔性支持 四点弯曲试验 弯-扭耦合系数

原文传递

一种改进的内聚力损伤模型在复合材料层合板低速冲击损伤模拟中的应用 被引量：9

19

作者 于飞 陈向明 +1 位作者 张阿盈 周储伟 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1745-1753,共9页

针对传统内聚力损伤模型(CZM)无法考虑层内裂纹对界面分层影响的缺点,提出了一种改进的适用于复合材料层合板低速冲击损伤模拟的CZM。通过对界面单元内聚力本构模型中的损伤起始准则进行修正,考虑了界面层相邻铺层内基体、纤维的损伤状... 针对传统内聚力损伤模型(CZM)无法考虑层内裂纹对界面分层影响的缺点,提出了一种改进的适用于复合材料层合板低速冲击损伤模拟的CZM。通过对界面单元内聚力本构模型中的损伤起始准则进行修正,考虑了界面层相邻铺层内基体、纤维的损伤状态及应力分布对层间强度和分层扩展的影响。基于ABAQUS用户子程序VUMAT,结合本文模型及层合板失效判据,建立了模拟复合材料层合板在低速冲击作用下的渐进损伤过程的有限元模型,计算了不同铺层角度和材料属性的层合板在低速冲击作用下的损伤状态。通过数值模拟与试验结果的对比,验证了本文方法的精度及合理性。 展开更多

关键词 低速冲击 内聚力模型 层内裂纹 渐进损伤 有限元模拟

原文传递

Z-pinned复合材料层板Ⅰ型裂纹的疲劳扩展

20

作者 张阿盈 《结构强度研究》 2006年第3期30-37,共8页

用数值模拟方法研究z-pin增强复合材料DCB层压板Ⅰ型裂纹的疲劳扩展问题。在理论模型中，将z-pin简化为一系列施加在DCB层板上的外力，这些力在裂纹扩展中对裂纹提供桥接力。基于试验观察，桥接力随疲劳载荷的衰减规律可假设为一个分一... 用数值模拟方法研究z-pin增强复合材料DCB层压板Ⅰ型裂纹的疲劳扩展问题。在理论模型中，将z-pin简化为一系列施加在DCB层板上的外力，这些力在裂纹扩展中对裂纹提供桥接力。基于试验观察，桥接力随疲劳载荷的衰减规律可假设为一个分一。段的幂函数。用一个指数函数表示复合材料DCB层板疲劳断裂韧性与疲劳循环次数的关系，并将此作为裂纹扩展的判据。分析结果表明，无论是位移控制模式还是载荷控制模式，z—pin可以有效地降低分层扩展速率。还就z—pin密度，z-pin大小等参数进行了分析研究。 展开更多

关键词 z-pin增强DCB:z—pin桥接力 Ⅰ型裂纹 疲劳 裂纹扩展速率

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