3D机织复合材料卫星桁架接头的抗弯刚度

针对复合材料t型接头优化设计问题,利用粘聚区模型(czm)建立了可预测复合材料接头拉伸破坏过程的分析方法。将填充物缺陷加入该模型,填充区裂纹的起始是随机的,重点分析填充物缺陷的位置、尺寸大小以及填充物刚度对接头承载能力的影响。计算结果表明:模拟结果与实验结果吻合较好;无论缺陷位置如何,缺陷尺寸越大,结构承载能力越弱;结构承载能力对上角缺陷最为敏感;填充物刚度在3～50mpa时,填充物刚度较大的接头损伤容限特性更好;不同的缺陷位置,破坏模式差异较大,但起裂点或最终失效处都在缺陷附近的基体中。

在考虑接头细部构造特征的基础上,通过合理的假定和简化,建立了无弹性衬垫的管片接头抗弯刚度计算模型,并对接头抗弯刚度计算公式进行了推导。该模型考虑了接触面几何尺寸、螺栓数量、螺栓位置、螺栓预紧力以及接头弯矩、轴力等因素对接头抗弯刚度的影响。文中得出公式与接触力学模型计算结果相比,当受压区混凝土在弹性范围内时二者吻合良好,当超过弹性范围后偏差较大。因为正常使用阶段混凝土一般处于弹性状态,且本模型计算过程简便快捷,故可作为盾构隧道设计的参考。

研究目的:推导盾构隧道管片接头抗弯刚度计算公式,研究不同影响因素作用下接头抗弯刚度的变化规律。研究结论:管片接头的接触面有效高度和接触面偏心距对管片接头抗弯刚度的影响显著,因此管片结构设计中,通过改变管片接头构造尺寸来调整管片接头刚度是一种有效的手段。

在简介新型3d夹层结构复合材料同时,以实际应用的污水池盖罩为例,通过对强度、刚度及稳定性等进行设计计算,以说明其作为板壳结构的优越性。

将基于单层板理论的逐渐累积损伤强度预测方法推广用于含孔二维机织复合材料层合板的强度预测,建立了含孔二维机织复合材料层合板的逐渐累积损伤强度预测方法。并在ansys软件平台上开发了相应的参数化二维机织复合材料含孔层合板逐渐累积损伤强度预测程序,对两种孔径两种铺层的含孔二维机织复合材料层合板的强度进行预测,并对其损伤扩展规律进行了分析。经与试验结果对比表明本文所建立的强度预测方法效果良好。

盾构隧道管片接头抗弯刚度的三维数值计算——管片接头是装配式盾构隧道的关键部分，其抗弯刚度对管片环的内力及整体性能均有重要的影响，使得接头抗弯刚度的取值显得尤为重要。本文以广州地铁盾构隧道使用的管片为研究对象，采用三维有限元法，利用通用有限元软...

管片接头是装配式盾构隧道的关键部分,其抗弯刚度对管片环的内力及整体性能均有重要的影响,使得接头抗弯刚度的取值显得尤为重要。本文以广州地铁盾构隧道使用的管片为研究对象,采用三维有限元法,利用通用有限元软件adina,在建立精细有限元模型的基础上,计算得到正负两方向及不同偏心距荷载下接头变形的特点和接头的抗弯刚度。从而可知,正弯曲刚度具有一定的非线性性质,线性回归得到的刚度量值为1236.7kn.m/rad;负弯曲刚度曲线为线性,线性回归得到的刚度量值为2295.1kn.m/rad。接头刚度受接头内力组合的偏心距影响,偏心距越大,接头刚度越大。在接头的模拟计算中,有必要建立和实际相同的数值模型,从而避免各种误差。

为了研究z-pin对单搭接头弯曲性能的影响,制备了不同参数z-pin增强单搭接头试样,研究了z-pin单搭接头在三点弯曲载荷下连接性能。结果表明:z-pin(直径0.5mm)体积分数从0%~1.5%时,弯曲载荷随z-pin体积分数的增加而增加,体积分数在1.5%~3.0%范围内时,试样的弯曲载荷随z-pin体积分数的增加而下降,z-pin体积分数为1.5%时达到最大值1303.2n;z-pin直径为0.3~0.7mm时(体积分数1.5%),峰值载荷随着直径的增加而增加,0.7mm增强接头的弯曲载荷比0.3mm增强接头高出27.9%。z-pin植入角度对单搭接头弯曲性能影响不大。另外,随着搭接长度的增加,单搭接头的弯曲性能提高。

复合材料 (3)

综述了纤维增强复合材料机械连接接头疲劳研究进程、影响因素及破坏方式,同时对目前公开发表的几种预测复合材料接头疲劳寿命方法进行了介绍与分析。最后,对今后研究动向进行了展望。

复合材料主承力接头的设计制造技术对拓宽复合材料在飞机结构上的应用范围,进一步减轻结构重量、提高疲劳性能和降低制造成本具有重要工程使用价值和发展应用前景。开展了平面环绕型层压板式复合材料承力接头的设计、分析与试验研究工作。提出了工程设计方案,通过理论推导,建立了环形接头危险部位的强度解析表达式并预测了具体接头设计的承载能力,同时完成了平面环绕型层压板复合材料接头的静力试验,试验结果与理论预测吻合良好。

将计算机模拟技术用于复合材料整体化结构的接头设计,如将预期功效定位于结构参数变化对结构行为的影响作用,可以起到很好的实际辅助作用。需要特别强调的是,具体的应用背景会对结构参数的形式和变化范围提出具体的要求或限制范围。因此,相关的模型和算法只有在与结构设计人员的反复互动过程中才能得到反复的完善,从而获得真正符合设计人员需求的使用效益。

文章阐述了卫星10n推力器复合材料支架的技术要求、工艺方案、研制和振动试验。10n推力器支架是封闭的盒形结构，受力状态复杂，尺寸公差要求高。采用缝合一树脂转移成型（rtm）组合工艺，保证了精度；选用水溶性芯模，解决了脱模难题。与原铸镁支架相比，复合材料支架的重量减轻了35％、制造工时缩短了80％、成本节约了20％。产品通过了鉴定级正弦和随机振动试验；振动试验后经超声波无损检测证实，支架无损伤，满足卫星发射阶段的力学环境要求。

随着复合材料在航天技术和汽车工程的广泛应用,复合材料胶接工艺在实际工程应用中获得了举足轻重的地位,胶接工艺技术得到更加快速的发展。本文对碳纤维复合材料单搭接接头建立力学模型,加载横梁弯曲理论估算的载荷,分析胶接接头的剪应力和正应力分布情况,验证了材料屈服强度估算接头能承受的最大拉伸力的合理性。

运用ansys12.0软件对不同配合精度下复合材料螺栓连接接头强度进行三维有限元分析。采用ansys自带的tsai-wu(蔡-吴)法则作为失效判断依据,计算接头的初始破坏载荷。对试件进行相关试验,通过与计算结果对比,试验结果与计算结果相吻合。结果表明:在间隙配合情况下,随着配合间隙的减小,接头初始破坏载荷逐渐增加,复合材料孔边的应力集中程度随着减小;接头在小干涉量配合情况下具有较高的破坏载荷和低的应力集中程度,在大干涉量配合情况下接头强度迅速下降。

复合材料复合材料

复合材料具有比强度高、耐疲劳性能好、减震性能好、性能可设计等诸多优点,在航空航天、汽车等工业领域得到了广泛应用。本文通过改变复合材料管的铺层和胶接结构形式考察某航天复合材料管与接头连接构件的抗弯强度和疲劳性能。结果表明,采用双搭结构或单搭结构胶接段管的外侧局部加强都可以显著提高复合材料管与接头胶接构件的抗弯性能及疲劳性能,这两种方法都能够满足该航天构件的设计要求。

11月12日,由浙江中天纺检测有限公司和海宁市马桥经编行业协会主导制定的马桥经编《篷盖用机织复合材料》联盟标准审定会召开。浙江海利得新材料股份有限公司、浙江锦达新材料有限公司、浙江宇立塑胶有限公司等13家篷盖用机织复合材料生产企业的技术骨干参加了该标准的讨论。

以机械联接接头应力分布的解析解为基础，以单向板纵向拉拉ｓｎ曲线为依据，按照孔边一定范围内逐层逐单元损伤直至破坏的物理本质，从宏观唯象观点出发，提出了一种寿命估算方法。同时，文中还给出了孔的永久变形与循环次数之间的拟合关系式。

以玄武岩纤维、玻璃纤维为增强纤维,丙纶为基体纤维,采用包缠技术制备复合线,织造不同纤维混杂比例的平纹预制件及三维预制件,直接热压成型制备纤维增强复合材料,研究纤维混杂比例及预制件结构对复合材料拉伸性能的影响。结果表明:随着玻璃纤维体积含量的增加,平纹组织复合材料的纬向抗拉强度先增大后减小,断裂伸长率逐渐减小,弹性模量逐渐增大,当玻纤含量在51%~59%之间时,复合材料力学性能相对最好;三维预制件复合材料中,4层角联锁结构的力学性能较4层准正交结构好,较4层正交结构差,多层预制件复合的复合材料,其力学性能好于相同层数的三维预制件复合材料。

3d打印技术亦称为增材制造,是基于三维数学模型数据,通过连续的物理层叠加,逐层增加材料来生成三维实体的技术。作为第三次工业革命的代表性技术之一,3d打印材料是影响3d打印技术发展与应用的关健因素。而高分子聚合物在打印材料中占据主要地位,其中高分子复合材料具有明显优势。本文综述了近年来3d打印用高分子材料及其复合材料的研究现状,包括高分子丝材、光敏树脂、高分子粉末、高分子凝胶及其它高分子材料,并对高分子材料在3d打印领域的发展进行了展望。

对复合材料t型接头在拉伸载荷作用下的力学性能进行研究。采用有限元分析软件patran建立t型接头数值模型,分析其在拉伸作用下的应力分布;对试件进行静拉伸试验。结果表明,填料区为复合材料t型接头最薄弱的部位,在受到拉伸时最先发生损伤,实验结果与数值模拟吻合。并对填料区进行了参数优化,优化结果表明:增大圆弧半径是有效的途径之一。