基于Zinoviev理论的含孔复合材料层合板三维有限元渐进失效分析

建立了含孔复合材料层合板的三维有限元模型,以二维Zinovie理论为基础,结合改进的三维Hashin准则,对二维Zinoviev理论进行了简化和拓展,提出了适用于三维模型的刚度退化方案,完成了对层合板的渐进失效分析。从纤维失效、基体失效、分层失效三个方面讨论了层合板在拉伸载荷作用下的失效过程,并预测了层合板的拉伸极限强度及破坏模式。数值模拟结果与试验基本吻合,验证了所提出退化模型的正确性。     

聚硅氧烷改性环氧/酚醛共混物热氧降解残留物的结构及组分演变

硅氧烷改性环氧/酚醛共混体系具有良好耐热性及韧性,研究其受热后结构及组分变化对于拓宽酚醛高温领域应用具有重要意义。以端羟基聚二甲基硅氧烷(HTPDMS)与环氧树脂缩合制得改性环氧(ES),再与酚醛共混改性获得聚硅氧烷改性环氧/酚醛共混物(ES/PF)。通过综合热分析(TGA-DSC)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜附加能谱仪(SEM-EDS)、X射线光电子能谱(XPS)等手段研究了ES/PF的热性能和热氧降解残留物的化学结构及组分。热分析结果表明,与纯酚醛相比,ES/PF在空气中800℃残余率提高438%,且最大放热速率从21.98 m W/mg降至14.93 mW/mg,N2中残余率降低了14.3%;结合红外分析,ES/PF在430～600℃时热解形成Si—Ox杂化结构对形成炭层起稳定作用,可提高残碳率;XPS及EDS揭示硅元素在高温下赋存形态发生明显变化,430℃及以上大多转为SiO₂和SiO₂·nH₂O。以上结果说明热氧条件下硅元素提高酚醛残炭量对酚醛热稳定性有积极影响,N2条件下硅元素的上述有益影响受...     

面对新的形势迎接管理挑战--各地无线电管理部门领导谈思路(文章按来稿顺序刊登)

转变观念促发展 突出应用上水平 2002年,福建省无线电管理部门将重点抓好以下几方面的工作. 认清形势,转变观念,适应经济发展和市场开放的新形势.面对我国加入WTO之后市场竞争日趋激烈、频率资源供需矛盾愈来愈突出的新形势,要转变观念,强化服务意识,提高服务质量,逐步按国际惯例搞好管理.在认真学习WTO有关规则、政策的基础上,要对以前制订的无线电管理法规、规章和规范性文件进行必要的清理.认真学习贯彻新的<无线电频率划分规定>,做好重点业务频段的规划和频率协调工作,并有针对性地做好培训、宣传与辅导工作.     

高速永磁电机转子碳纤维护套的缠绕张力计算研究

表贴式高速永磁电机转子的永磁体不能承受高速旋转时产生的离心力,为此研究了一种特殊的大张力环向缠绕碳纤维护套,由于缠绕时张力的施加,这种碳纤维护套会在永磁体外表面形成一定的预压力,从而保护永磁体在高速旋转时不被离心力破坏。基于弹性力学相关理论,提出了计算缠绕张力作用下纤维层应力分布及其对永磁体预压力的方法。通过不同张力缠绕实验确定碳纤维缠绕工艺极限张力,以此为基础,分别采用解析法和有限元法计算了不同张力制度下的纤维层剩余应力,并在大张力缠绕电机转子实验中测试了纤维层提供的预压力。结果表明,解析法能较为准确地预测出碳纤维缠绕层的应力分布情况及其对永磁体的压紧力,且解析结果和有限元的误差很小,和实验测试结果的误差在可接受范围之内,所提出的大张力环向缠绕碳纤维护套可以满足永磁电机转子高速旋转的要求。     

考虑纤维缠绕形态的复合材料结构拉伸承载行为

纤维缠绕复合材料的纤维束具有交叉起伏形态特征,该形态对复合材料结构的力学行为有显著的影响。本文采用数值仿真和实验手段研究了纤维缠绕复合材料平板结构的拉伸力学行为。实验方面,开展纤维缠绕复合材料平板的准静态拉伸实验,通过数字图像相关技术(DIC)监测其表面应变场的演化过程,研究交叉起伏特征对载荷-位移曲线和应变分布特征的影响;数值分析方面,构建包含纤维缠绕形态的介观有限元模型,基于3D Hashin失效准则开展渐进损伤过程模拟,并引入了复合材料的剪切非线性行为。选取层合板结构为参照组,同时开展实验和数值分析。实验结果表明:对于层合结构,缠绕结构的整体刚度更低,失效位移更大,失效载荷基本相同,且缠绕结构菱形特征单元中部纤维交叉起伏区域存在明显的应变集中现象。所构建的有限元模型和实验结果吻合较好,呈现出纤维起伏区域的应变集中、失效起始和扩展行为。      

一种实时监测环氧树脂固化过程中化学收缩的方法

树脂固化过程中的化学收缩会使复合材料产生缺陷,而这些缺陷会极大降低复合材料的性能。本文在选用传统毛细管膨胀计的基础上通过添加一个对照瓶以及选用PE袋的做法,找到了一种快捷、高效、高精度、高适用性的化学收缩测试方法。通过建立化学收缩与固化度之间的联系,证实了化学收缩独立于温度和时间,仅与固化度呈现一种双线性关系。总体来看在固化度0.28(初步凝胶点)左右直线斜率发生变化,直线前半段斜率约为42.54,后半段斜率约为64.63,树脂完全固化时总的化学收缩率为7.55%。研究表明,上纬2511-1A/BS树脂体系凝胶后化学收缩率远大于凝胶前的化学收缩率。     

大张力缠绕碳纤维复合材料高速飞轮转子研究

碳纤维复合材料由于其较高的比强度、比刚度以及不产生高频涡流损耗等特点,日益广泛地被用来制造高速飞轮转子护套。另外,大张力缠绕相比压装等工艺更适用于施加碳纤维复合材料层与金属轮毂间的过盈配合。研究了大张力缠绕复合材料飞轮转子护套的设计与成型工艺,建立了复合材料护套的三维有限元模型,采用温差法模拟纤维缠绕张力,采用单元生死法模拟逐层缠绕及固化过程。在30000 RPM的转速及不同工作温度下,分析了缠绕张力及轮毂和转轴间过盈量对转子各材料界面处压应力的影响规律。此外,采用大张力缠绕工艺制备了高速飞轮转子碳纤维护套样件,测试了样件护套对金属轮毂的径向压应力以及轮毂径向应变。结果表明,基于仿真模型的计算值与样件测试值吻合良好,获得了飞轮转子的最佳几何外形和制备工艺参数,使转子的最大工作外缘线速度达697 m/s,最大储能密度为44.5 Wh/kg。研究成果对复合材料高速飞轮转子护套的设计与制造具有重要的意义。     

外突褶皱及其打磨处理对层合板压缩失效行为影响

评估打磨处理对含外突褶皱结构承载能力的影响,是开展复合材料制造质量评定与制定装配策略的重要依据。本文采用实验与数值模拟相结合的方法研究了外突褶皱及打磨处理对层合板压缩失效行为的影响。实验方面,借助数字图像DIC技术监测加载过程表面应变分布,采用电子显微相机捕捉损伤过程,分析试样的压缩承载行为和破坏模式。数值模拟方面,采用Hashin失效准则与内聚力方法构建高保真度含褶皱层合板层内/层间失效分析有限元模型,探讨含外突褶皱及打磨褶皱层合板的应力分布特征及失效机制并分析褶皱高度对层合板压缩强度影响。结果表明：外突褶皱降低层合板压缩承载能力,而打磨处理会进一步降低层合板的承载能力与刚度。本文所建立的数值模型与实验结果吻合较好。对于外突褶皱层合板,层合板向褶皱凸起一侧屈曲,褶皱上方发生分层损伤并向端部扩展,纤维损伤从褶皱下侧铺层波谷处向其他层扩展;对于打磨褶皱层合板,主层板向褶皱凸起的相反方向屈曲,首先在打磨断层处发生面外拱起分层损伤,随后褶皱上方纤维层发生拱起断裂,纤维损伤向其他层扩展。随外突褶皱高度的增加,含褶皱层合板及打磨褶皱层合板的压缩失效载荷均显著降低。以上研究可为含外突褶皱复合材料结...     

热固性树脂基复合材料固化变形和残余应力数值模拟研究综述

固化变形和残余应力给复合材料的应用带来威胁,准确的预测固化变形和残余应力可以为复合材料的结构和工艺设计提供调整依据,减小固化变形和残余应力。数值模拟方法因其简单、预测精度高而被广泛采用。本文主要介绍了复合材料固化变形和残余应力数值模拟流程中包含的热传导-固化模块、流动压实模块和应力变形模块。重点详述了应力变形模块中本构方程和模型-构件之间相互作用力研究的最新发展,为固化变形和残余应力预测提供方向和参考。简要讨论当前复合材料固化变形和残余应力预测的主要发展方向。