结构型吸波材料电磁特性的设计计算

结构型吸波材料兼具吸波与承载的双重功能,且具有可设计性,是一个重要的吸波材料的研究方向。夹芯结构吸波复合材料因其质轻、强度高,又能较好地吸收电磁波而广泛应用于飞机的机翼、尾翼和机身等部位。应用时域有限差分法(FDTD)建立正六边形蜂窝夹芯结构和波纹板型夹芯结构的电磁散射模型,通过数值仿真手段,计算了两种夹芯吸波结构和全金属结构的RCS值,对不同结构形状的夹芯结构的吸波性能进行了分析。     

两种含天线复合材料结构的性能对比

复合材料层压板结构和蜂窝夹芯结构是飞机上常用的两种复合材料结构,文中用有限元仿真分析和静力试验,对比天线埋入这两种不同的复合材料结构中在相同外载条件下的力学性能,并测试相同外载条件下这两种结构中天线的电性能.对比结果显示,无论在力学性能上还是介电性能上,蜂窝夹芯结构均比层压板结构具有一定的优势,说明在飞机上将天线埋入蜂窝夹芯结构中具有一定的优势.     

穿孔对平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧向压缩性能的影响

建立平纹编织面板蜂窝夹芯结构的渐进损伤分析模型来分别研究无损伤面板和单侧面板含穿孔损伤的蜂窝夹芯结构的侧向压缩性能,并将该结果与试验结果进行对照,以验证所建立模型的正确性。考虑到模型具有高度的材料非线性,选用ABAQUS/Explicit求解器进行蜂窝夹芯结构准静态侧向压缩性能的模拟,通过编写VUMAT子程序,分别设置面板和芯子的失效准则及刚度退化模型,选用内聚力模型模拟胶层,完成侧向压缩下蜂窝夹芯结构的渐进损伤分析。研究结果表明：无损伤面板的蜂窝夹芯结构侧向压缩强度受面板的屈曲行为控制,含穿孔损伤的蜂窝夹芯结构侧向压缩强度受含穿孔侧面板基体的抗压缩能力控制,且穿孔损伤会严重降低蜂窝夹芯结构的侧向压缩强度。     

基于匹配追踪的蜂窝夹层复合材料损伤检测

基于Lamb波和匹配追踪时频分析方法,提出一种损伤成像方法,对蜂窝夹层复合材料结构进行损伤监测.首先针对Lamb波传播的特点,提出了匹配追踪方法的快速实现方案,该方法能准确地匹配失真变形的窄带脉冲信号,并识别Lamb波的模态;然后对由压电传感器采集到的Lamb波信号,采用匹配追踪方法提取特征信息,得到Lamb波的能量分布;在此基础上,考虑Lamb波在各向异性结构中传播速度的影响,将损伤处的散射波能量分布和各像素点对比度联系起来,得到损伤图像,将损伤的情况可视化.通过蜂窝夹层复合材料结构实验验证了该方法的可行性和有效性.     

湿热环境下含脱粘损伤蜂窝夹芯材料弯曲性能研究

通过使用三明治夹芯等效理论将蜂窝芯层等效为均匀连续的实体单元,将湿热环境中的湿应力等效为热应力,建立湿热环境下的蜂窝夹芯材料本构方程,以改进Hashin准则与Besant准则作为蜂窝夹芯材料的失效判据,并通过编写VUMAT子程序实现.采用Cohesive单元模拟面板与芯层间的连接方式建立湿热环境下蜂窝夹芯板的有限元模型,研究湿热环境对蜂窝夹芯材料弯曲性能的影响.切除某些Cohesive区域模拟面板与芯层脱粘现象并计算脱粘损伤对材料性能的影响,对比边缘脱粘与内部脱粘研究脱粘位置对蜂窝夹芯材料弯曲性能的影响.结果表明湿热环境降低了材料的极限承载能力,脱粘现象会加速面板与芯层分离,脱粘位置影响材料的损伤扩展性能,降低材料的弯曲强度.     

碳纤维复合材料结构的应用力波铆接实验研究

将应力波铆接技术用于碳纤维复合材料结构的联接，并讨论了ＴＢ２－１铆钉用应力波铆按时有关工艺参数的选择，加垫圈可限制铆钉的过分膨胀，防止复合材料的初始安装损伤。因应力波铆接能产生小而均匀的干涉量，故可提高接头的初始挤压破坏强度。     

新型组合蜂窝夹芯结构振动特性研究

针对提出的一种新型组合蜂窝结构,围绕该蜂窝夹芯结构的振动特性展开研究,从分析蜂窝夹芯结构的固有频率和特征值入手,并以应用于某型号电动车底盘中部甲板的新型组合蜂窝夹芯为例,通过模态分析,得到新型组合蜂窝夹芯结构的各阶固有频率和振型,验证了该夹芯结构的固有振动特性。借助数值仿真,对影响新型组合蜂窝夹芯固有频率和模态的关键尺寸胞元壁厚进行了改进;最后,在同等条件下,与正方形胞元夹芯和正六边形胞元夹芯进行了比较,结果表明新型组合蜂窝夹芯更能满足模态要求。     

复合材料起落架舱门结构优化设计

基于有限元软件ANSYS建立复合材料起落架舱门参数化有限元模型,基于三明治夹芯板理论将蜂窝芯层等效为均质的厚度不变的层板,以蜂窝夹芯高度与复合材料面板各铺层厚度为设计变量,以铺层板、蜂窝夹芯的强度,结构稳定性以及结构刚度为约束函数,以结构质量最轻为目标函数,基于ANSYS优化模块首先选择零阶法进行优化得到粗略解,其次选择一阶梯度优化法进一步对夹层结构进行优化设计,得到最优蜂窝芯子厚度、蒙皮各铺层厚度.     

A型夹芯复合材料在地面雷达天线罩中的应用

主要介绍了3218环氧树脂E玻纤复合材料为面板,NOMEX纸蜂窝为夹芯的A型夹芯结构天线罩在地面雷达上的应用及其优越性能,并从电性能和力学性能两个方面阐述了A夹芯结构面板及夹芯材料的选择设计。     

校验对中温固化楔形蜂窝夹芯结构复材制件的影响

针对夹芯结构复材制件采用热压罐进罐加压、加温校验过程中表面出现的蜂窝芯开裂、收缩变形等缺陷问题,分析校验过程中不同固化压力对蜂窝芯的变形影响,研究了校验时校验材料铺放的改进方案和固化压力的改进方案,并最终确定进罐校验的固化参数和校验过程的组装方法。为减少分步胶接成型的夹芯结构复材制件多次进罐给蜂窝芯带来的损伤,提出了一种新的常温校验方法,分析在净化间环境下采用预抽方式,通过试验验证考察了不同预抽时间对校验膜的影响。结果得出该常温校验方法有效、校验压痕均匀、清晰可见,可用于楔形结构蜂窝夹芯复材制件分步胶接成型前的校验。     

Lamb波与瞬时相位技术在损伤识别中的应用

采用主动Lamb监测技术与瞬时相位相结合的方法对复合材料板进行健康监测。首先通过仿真试验,模拟损伤信号在正常信号中的叠加,结果表明其会引起瞬时相位曲线相应的变化;然后再利用Lamb波主动监测技术,在复合材料板上进行试验采集信号,其瞬时相位能够发现板结构中的损伤,说明瞬时相位可应用于结构的损伤识别。     

基于PZT结Lamb波方向算法的损伤定位方法

基于Lamb波在板中的传播特性,针对复合材料的损伤检测,提出一种新型的损伤定位方法。该方法采用3个压电陶瓷片( piezoelectric transducers,简称PZT)组成PZT结,通过从各PZT中提取出损伤散射信号,找到其损伤波包到达的时间差,并依据Lamb波的传播速度得到位移差。首先,结合PZT结中各PZT的几何位置,具体推导出损伤方向算法,运用方向算法找到Lamb波在损伤位置发生散射后的其中一个传播方向,通过传播方向的交点来实现损伤位置的判定;其次,分析了互相关理论的基本原理,并运用互相关算法提取出损伤散射信号;最后,在碳纤维增强树脂基复合材料薄板上对该算法进行实验验证,求出了损伤方向以及损伤位置。验证结果表明,该方法能够对复合材料损伤进行有效的定位。     

基于CMSE理论和遗传算法的结构损伤检测方法研究

提供了一种基于交叉模态应变能(CMSE)的结构损伤位置和严重程度的有效检测方法。传统的模态应变能方法必须比较损伤结构和完好结构的同一阶模态信息,并且要求解析的和测量的模态在尺度上一致或者标准化,而CMSE方法没有这样的限制。在损伤位置的检测上引入了遗传算法,有利于大型复杂结构的损伤位置检测。算例采用了复合材料机翼盒段模型,结果表明,CMSE方法与遗传算法相结合是检测结构损伤的有效方法之一。     

某型直升机蜂窝夹层结构有限元分析

对某型直升机蜂窝夹层结构抗弯刚度进行了深入探讨,给出理论上分析计算蜂窝夹层结构抗弯刚度的一般方法,得出了影响弯曲刚度的主要因素。并通过有限元分析软件Nastran对一典型蜂窝夹层结构抗弯刚度进行有限元分析,得出了正确的蜂窝夹层结构应力云图和变形,具有一定的工程指导意义。     

复合材料蜂窝夹层板低速冲击损伤模拟及实验研究

复合材料蜂窝夹层板因其良好的力学特性及质量轻等优点在工程中得到了广泛应用,但其抗冲击能力较差。本文研究了复合材料蜂窝夹层板受低速冲击后的变形和损伤情况,采用光滑粒子动力学结合有限元数值模拟方法分析了复合材料蜂窝夹层板受不同能量冲击后的响应,并通过试验和模拟计算结果对比分析,给出了不同冲击能量下复合材料蜂窝夹层板的位移和损伤。研究结果表明:给出的复合材料蜂窝夹层板冲击数值模型能够合理的模拟低速冲击行为,能为工程中复合材料蜂窝夹层板结构受冲击损伤的测定提供参考依据。     

基于主动监测技术的结构冲击损伤BP神经网络识别

将BP神经网络用于复合结构材料的健康监测中,在结构健康主动监测技术基础上采取了一种基于最小二乘法拟合处理后提取损伤特征值的波形诊断方法,即考虑到主动监测信号的幅值的衰减主要受传播距离与损伤两大因素影响,通过最小二乘法拟合出波形的衰减系数,将该衰减系数作用于样本波形和仿真波形以剔除传播距离对主动监测信号幅值的影响,突出损伤的作用,再从预处理后的主动监测信号波形中提取损伤特征值作为神经网络的输入以实现波形诊断。通过在碳纤维材料上的实验,验证了该神经网络在损伤识别上的可靠性。     

含孔复合材料层板的力学性能研究

对复合材料开口缝合补强结构进行了实验研究,测试了不同缝合参数(针距、行距、边距、单重和双重缝合)补强对含孔复合材料层板的破坏强度,研究了孔边应力集中和缝合补强对强度、模量等力学性能参数的影响,分析讨论了孔边及邻近区域应变集中及应变分布的规律,通过实验结果和分析讨论,对复合材料开口缝合补强结构提出合理的设计方法。     

基于Lamb波的压电陶瓷/环氧树脂复合材料传感器制备及应用

风力机叶片、飞机机翼等结构均为大面积曲面板类结构,基于Lamb波的结构健康检测技术对细微损伤比较敏感,是目前最具应用前景的技术之一。传统的Lamb波传感器大都采用PZT陶瓷制成,质地脆且硬度大,不能适应于曲面结构检测。将PZT陶瓷粉末与环氧树脂复合制备了一种新型柔性0-3型压电复合材料,研究了质量比、极化电场、极化温度和极化时间等因素对压电复合材料性能参数的影响,开展了多因素正交实验来确定材料制备的最优极化工艺参数。实验研究了该压电复合材料制成的传感器对Lamb波的传感响应特性,与现有的MFC、PVDF和传统压电片等传感元件的响应特性进行了对比分析。将制备的传感器应用于翼型曲面板,利用椭圆定位方法进行损伤检测。研究结果表明,PZT陶瓷/环氧树脂压电复合材料传感器具有良好的传感响应特性,能够很好地贴合于曲面板表面,与只能部分耦合于曲面板的传统压电片相比,采集的Lamb波信号更加准确,从而为曲面板类结构健康监测提供一种新型的柔性压电传感技术。     

基于激光激励技术的结构损伤成像

采用了一种新型的损伤检测技术,利用激光脉冲在板类结构中产生热弹效应,激发出板中的导波（Lamb波）。通过分析Lamb波的传播状态与损伤之间的关系,并利用Morlet复数小波变换和频散补偿能量聚焦的方法,从两个不同的角度分析信号并提取信号特征,实现了对平板结构的快速、大面积检测。实验结果表明,该系统具有较高的测量精度,能较好地检测结构缺陷。