芯材密度对复合材料夹层梁弯曲力学性能影响

研究了聚氨酯泡沫密度对复合材料夹层梁弯曲力学性能的影响。首先,对5种不同密度(48~413kg/m3)泡沫芯材复合材料夹层梁进行三点弯试验研究,结果表明,夹层梁极限承载力随芯材密度的增大而增大;当芯材密度大于等于199kg/m3时,继续增大泡沫密度,夹层梁极限承载力增加速度变慢;随着芯材密度的增加,夹层梁破坏模式由芯材压陷变为面板受压屈服破坏。其次,基于考虑芯材竖向压缩变形的高阶剪切变形理论,对不同试验梁弯曲受力机理进行弹性分析,得到夹层梁上、下面板挠度变化及应变分布规律,并与试验结果对比,验证了理论分析方法的正确性。最后,对试验过程中夹层梁典型的破坏模式进行极限承载力分析,提出其极限承载力计算公式,并与试验结果对比,结果吻合良好。     

风电叶片用单向复合材料单层厚度影响因素研究

风电叶片用单向复合材料的单层厚度是非常重要的设计参数,不准确的设计取值将使得风电叶片的主梁帽和腹板粘接厚度超差,叶片结构寿命大幅度降低。本文系统地研究了两种典型的风电叶片用单向复合材料的厚度变化规律,发现单层厚度主要受原材料种类、铺层数的影响,而一些典型的工艺参数如真空度、温度等则影响很小。研究还发现总厚度与层数存在线性关系,可以用数学模型描述。此项研究为合理使用原材料进行叶片设计打下了良好的基础。     

格构增强型复合材料夹层结构的制备与受力性能

真空导入成型工艺是一种新型的适合大型/异型复合材料结构件成型的技术.选用H-60 PVC泡沫、四轴向玻璃纤维布以及乙烯基酯树脂,通过在泡沫芯材上、下表面开槽,同时沿芯材厚度方向剖开,采用真空导入成型工艺制备出在结构上具有创新构型的格构增强型复合材料夹层结构.研究结果表明,真空导入成型工艺充模速度快、成型效益高;格构增强型复合材料夹层结构的剪切、平压与抗弯性能均较传统夹层结构得以提高;其格构腹板可有效抑制泡沫芯材剪切裂纹的扩展,避免面板与芯材的剥离破坏;阐明了格构增强型复合材料夹层结构的受弯极限承载能力.     

夹层复合材料的弯曲理论分析与计算方法研究

对夹层梁弯曲理论进行了深入研究,并用解析的方法计算了夹层梁的弯曲应力和挠度。在高阶夹层梁理论假设的基础上,假设夹芯只存在剪切变形,根据经典的梁弯曲理论,通过对夹层梁微元的受力分析,确定各层、层间的内力分布和各层间的变形协调关系,从而求出夹层梁各层的正应力、层间剪应力和弯曲挠度的解析表达式。最后,用三维有限元计算结果验证了解析算法结果的准确性。研究结果表明,此方法计算公式简单且精度较高。     

剪切对泡沫夹层结构梁弯曲性能的影响

本文以受剪后横截面仍为一平面但与轴线不再垂直为基本假设,采用能量法建立了一种对泡沫夹层结构梁的弯曲性能进行分析的方法。通过对比试验数据以及有限元的计算结果,得到用该方法可较为准确地预测泡沫夹层结构梁的挠度。通过分析,得到了剪切对泡沫夹层结构梁挠度的影响程度随着梁的跨高比的增大而减小,同时讨论了梁横截面正应变及正应力的分布情况。     

风电叶片用单向复合材料厚度变化研究与分析

风电叶片主梁帽通常采用单向经编织物,通过真空导入成型复合材料。由于真空导入工艺的特点以及织物参数的影响,都会对叶片设计带来一定的困难。选用国内外四种常用单行玻纤织物,研究了复合材料成型工艺和织物参数对复合材料厚度的影响。研究发现单向复合材料厚度与层数存在线性关系,而工艺参数对厚度影响不明显,织物参数对复合材料厚度有明显的影响。研究将为风电叶片设计提供一定支持,并为玻纤企业生产工艺参数调整提供了一定的借鉴意义。     

整体中空夹层复合材料平压性能的实验

选取了不同织造参数和基体材料的试验件进行了平压试验,观察描述了平压试验中试验件的破坏过程,并将得到的实验数据进行整理分析。讨论了厚度、绒经密度、基体材料以及绒经粗细对于整体中空夹层复合材料平压性能的影响。发现随着厚度的增加,绒经密度的减小,材料的平压强度减小;基体材料不同,材料的平压强度也明显不同;绒经的粗细对平压性能影响显著。     

夹层复合材料三点弯曲试验和有限元模拟分析对比

采用真空辅助树脂传递模塑成型工艺制备了泡沫夹层复合材料,并测试了泡沫夹层复合材料在不同作用载荷下的位移;同时,采用有限元软件ANSYS Workbench在上述加载条件下对该材料进行数值仿真,并和实验结果进行对比分析.研究结果表明,在100~600 N载荷作用下,数值仿真结果和实验结果误差在10%以内,数据吻合良好,验证了该方法具有潜在的工程应用价值.     

纤维-金属混合夹层梁弯曲性能试验研究

对纤维-金属混合夹层梁(FMS)进行试验,该结构自上而下主要由无碱玻璃纤维、带齿钉金属板、泡桐木、带齿钉金属板、无碱玻璃纤维组成,其中金属板与泡桐木之间采用齿钉相连,金属板与无碱玻璃纤维之间采用不饱和聚酯树脂粘结。通过四点弯曲试验,得到了纤维-金属混合夹层梁(FMS)在不同跨高比下的弯曲性能和破坏模式,并与纤维增强夹层梁(FSS)进行对比,同时根据不同的破坏模式采用不同的理论公式对FMS试件承载力进行验证,结果表明,在跨高比为10、12、16、20、24时,FMS的极限承载力及抗弯刚度均得到了提高,理论求得的承载力值与试验值吻合较好。     

UHMWPE/CF混编三维编织复合材料的弯曲性能

为获得最佳的混编排列方式,基于三维四向编织结构,以碳纤维(CF)和超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维为增强体,以环氧树脂(EP)为基体,采用真空导入工艺设计制备了三维编织UHMWPE/CF/EP复合材料,并研究了不同混编排列方式预制件复合材料的弯曲性能。结果发现：韧性UHMWPE纤维的加入改变了非混杂碳纤维三维编织树脂基复合材料的弯曲破坏模式,破坏模式呈现为塑性破坏特征;基于CF和UHMWPE纤维数量之比为1∶1的情况下,采用逐块排列混编方式的复合材料的弯曲性能最佳,较之逐束排列混编方式的复合材料提高24.28%。     

拉挤成型复合材料夹芯桥面板弯曲性能试验研究

拉挤成型复合材料夹芯桥面板系采用拉挤成型工艺制作的轻木夹芯复合材料板材,具有质量轻、强度高、刚度大、耐久性好、生产效率高等优点。本文以杨木、无碱玻璃纤维以及不饱和聚酯树脂为原料,采用拉挤成型工艺制作了复合材料夹芯桥面板,对其进行了三点弯试验,得到了其破坏模式和弯曲力学行为。试验结果表明,与带肋腹板空心桥面板相比,拉挤成型复合材料桥面板弯曲承载力提高了87%,抗弯刚度提高了24%。     

复合材料夹层梁受弯破坏模式试验与理论分析

本文对不同芯材、不同高跨比的轻质复合材料夹层梁进行了试验研究.通过对夹层梁的各种破坏模式进行分析,研究了夹层梁的破坏模式与荷载、材料基本力学性能、几何参数的关系,并在此基础上绘制了夹层梁破坏模式图,预测了夹层梁的破坏模式.试验结果与理论分析吻合较好,夹层梁设计参数变化会引起破坏模式的相应改变.     

PMI泡沫夹层复合材料电性能设计与实验研究

聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫夹层复合材料具有优异的宽频透波性能,被广泛用于制备透波雷达天线罩。为了设计满足宽频透波要求的某型天线罩,从复合材料结构原理出发,选择石英纤维增强环氧树脂复合材料为蒙皮,PMI泡沫为芯材的A夹层结构方案,采用三维全波电磁场仿真软件(CST软件)计算比较了不同蒙皮厚度和芯材厚度对A夹层结构透波性能的影响,得到了理论最优结构。进一步的平板试验结果表明,透波率的实际测试值与理论计算结果基本吻合,可见设计的A夹层复合材料结构可满足某型天线罩的宽频透波要求。     

双向格构腹板增强泡沫夹层复合材料梁弯曲性能试验

复合材料夹层结构具有比强度高、比刚度高、可设计性强、耐腐蚀等特点,以聚氨酯泡沫为芯材,以玻璃纤维增强复合材料为面板和格构腹板,采用真空导入成型工艺,制备双向格构腹板增强泡沫夹层复合材料梁。对无格构泡沫夹芯复合材料梁,不同腹板高度、腹板间距双向格构增强泡沫夹层复合材料梁进行三点弯曲试验,研究其破坏模式和机理。基于泡沫填充矩形蜂窝芯材的等效十字模型,预估试件的抗弯刚度和挠度,计算值与试验值吻合较好。     

蒙皮铺层形式对泡沫夹芯结构准静态压痕试验的影响

研究了准各向同性铺层泡沫夹芯结构蒙皮铺层形式对结构准静态压痕(QSI)试验的影响。通过对比结构吸能效率、失效机理以及底部面板失效挠度,发现方格布蒙皮试样失效主要以纤维断裂为主,含有单向布的试样失效主要以分层破坏为主,方格布与单向布混合铺层试样失效包含分层以及纤维断裂,具有较大的吸能效率。此外,底部蒙皮失效挠度与结构蒙皮以及夹芯结构性能相关,与吸能效率没有直接关系。     

基于遗传算法的格构增强复材夹芯板优化设计方法研究

格构增强复材夹芯板在土木工程领域已得到广泛应用,然而工程优化设计尚未得到解决。基于现有的格构增强复材夹芯板受力性能,提出了基于遗传算法的优化设计方法,并在此基础上对其建设成本进行优化计算。最后与已投入使用的格构增强泡沫复材夹芯板相比较,结果表明,在满足承载力的前提下,相比于原构件,优化后的构件建设成本显著降低,经济效益得以提升。