RTM工艺注模过程模拟的有限元/控制体积方法和流动分析网络技术比较

分析了有限元/控制体积方法和流动分析网络技术两种算法的区别,结果表明:在三角形网格上两种算法是一致的,在矩形网格上流动分析网络技术(FAN)相对于传统的有限元/控制体积方法(FE/CVM)可以构造更精确的控制体积表面流率计算方案。算例研究表明:对于矩形网格流动分析网络技术预测的填充时间精度比传统的有限元/控制体积方法提高几倍左右。      

复合材料RTM成型工艺固化过程三维数值模拟

复合材料RTM成型工艺固化过程数值模拟本质上是求解瞬态热传导和固化动力学耦合方程。本文中以控制体积技术将来自放热化学反应的非线性热源项处理成节点集中载荷,并采用有限元方法求解。以厚板构件的二维数值模拟与文献中结果比较证明了本文中方法的正确性,并讨论了厚度对温度分布的影响。对带孔圆筒形构件进行了算例研究,结果表明:本文方法在处理涉及复杂形状的问题时也具有良好稳定性与可靠性。      

平板型复合材料格栅结构载荷重构研究Ⅱ:反演模型与验证

将最优化方法应用到复合材料格栅板的载荷重构中,基于文献[11]所建立的前向响应模型,通过构造误差性能指标J表征前向响应模型与实测响应的差,将载荷的反演转换为所定义误差性能指标极值条件的获取,应用平滑算法对指标J的极值进行了求解;并借助分布式响应的功率梯度云和指标J极值点的搜索给出了一套由粗到精的载荷定位方法,实现了AGS板的载荷时程和载荷位置的同时重构.算例与实验研究表明,本文方法具有较高的反演精度和鲁棒性,从而为AGS的工程应用提供了必要的技术储备.     

纤维缠绕复合材料压力容器健康监测研究进展

阐述了纤维缠绕复合材料压力容器健康监测传感器的特点和原理，对纤维缠绕复合材料结构健康监测工作中的固化过程监测、服役环境监测、内压和结构应变监测、损伤监测、爆破压力监测、泄漏监测进行了介绍和比较。最后，对纤维缠绕复合材料结构健康监测工作进行了展望，并提出了几点建议。     

火箭贮箱结构健康监测传感器系统设计

为了保证火箭贮箱结构在存储过程中的完整性,需要开发适用于低温环境的贮箱结构在役结构健康监测传感器系统。该文进行了一系列低温测试试验。首先,利用长期监测试验考察了长期处于低温环境下的压电晶片传感器和粘接剂的性能退化情况,以表征其低温耐久性;然后,利用低温/常温剪切强度试验测试了不同种类粘接剂在贮箱结构使用环境下的抗高应变性能;最后,通过不同温度(室温~-180℃)下的Lamb信号收发试验评估了不同传感器系统的低温工作性能。实验结果表明,选用的粘接剂在低温下的力学性能和耐久性较好,压电晶片传感器在低温下耐久性良好。该文设计的传感器系统可用于火箭贮箱结构低温监测。     

用于FRP固化在线监测的光纤微弯压力传感器

无论在军事还是航空航天领域,光纤传感器都是一种极具应用前景的智能化监测手段。目前,将光纤传感器用于纤维增强树脂基复合材料固化过程的监测的研究是一个热点。但由于大多数光纤传感器监测固化过程成本较高,所以还没有被广泛的应用于实际生产当中。开发了一种新型的低成本、高灵敏度、易操作的光纤传感器用于纤维增强树脂基复合材料固化过程的在线监测。光纤传感器的设计基于光纤微弯损耗原理,其监测的直接目标参量为增强纤维所构成的网络所承担的压力变化,可以进而通过Gutowski的树脂流动/纤维变形理论间接得出对于固化过程中的几个关键参量。给出了这种压力传感器的设计制作方法,测定该种传感器在静态和动态下的压力-光损耗响应曲线,分析了该传感器对环境温度与折射率变化的响应。完成了利用微弯压力传感器进行纤维增强复合材料在热压釜中固化成型过程的在线监测实验,获得了良好的结果。     

结构健康监测用光纤布拉格光栅应变传感器研究

采用不锈钢管对光纤布拉格光栅（FBG）进行封装并对其进行标定，粘贴在钢桁架表面测量结构的应变，封装光纤光栅显示了良好的传感性能，与电阻应变片测量结果吻合良好。封装后的光纤布拉格光栅传感器操作容易，便于安装，为建立工程结构健康监测系统奠定了基础。     

基于压电传感器的树脂基复合材料固化过程监测

复合材料固化成型工艺是影响树脂基复合材料结构性能的关键之一,因此需要针对其固化过程进行有效在线监测。本文基于压电传感器提出一种超声导波技术和机电阻抗技术相结合的树脂基复合材料固化过程监测方法,研究了超声导波能量与固化时间的关系及机电阻抗共振峰随固化时间的变化规律。研究表明,固化过程中树脂基复合材料结构的超声导波信号幅值和机电阻抗信号共振峰频率均出现先减小后增大并逐渐平稳的趋势,可以体现树脂基复合材料固化过程中的一系列变化。以监测单向碳纤维(T300)/热固性环氧树脂预浸料固化为例,验证压电传感器对复合材料固化的监测方法。T300/热固性环氧树脂复合材料在真空袋压、固化温度为120℃条件下,20 min为凝胶时间点,65 min为固化完成时间点。本研究基于压电固化过程在线监测方法为树脂基复合材料成型工艺的设计和优化提供了基础数据和技术支撑。      

用于低温贮箱的铝合金-硬质聚氨酯泡沫夹芯共底设计与分析

采用铝合金面板-硬质聚氨酯泡沫夹芯的复合式夹层构型,设计了一种用于低温火箭推进剂贮箱的共底结构,其具有轻量化、易于制造、承载/隔热一体化的特点。通过数值模拟手段,对该共底的隔热效果、结构稳定性及热力耦合问题进行分析。结果表明,该共底满足低温液氢/液氧贮箱隔热要求,在0.342 MPa压差下不失稳,单箱打压低于0.5 MPa时材料不失效。此结构的设计分析可为新型低温贮箱共底的设计提供技术支持。      

应用瑞利-里滋法分析储箱内液体晃动模态

将瑞利-里滋法进一步拓展到储箱内液体晃动的模态分析中,结合瑞利商给出储箱内带自由液面液体晃动基频的计算方程,使得瑞利-里滋计算模态的方法得到进一步的扩展,同时对液体晃动基频计算提出更为有效的计算方法.此外,应用有限元程序ADINA,对圆柱形储箱内带自由液面的晃动频率和模态进行数值模拟.研究了液面半径和深度对液体晃动固有频率和模态的影响.模拟得出的结论与瑞利商和里滋法的计算结论基本相符,从而验证了所提出的瑞利-里滋法解析解的有效性.所给出的解析方法适合任意储箱内液体晃动的模态分析.