摘要：基于薄壁容器理论及卸载后容器内衬残余应变为零的假设,提出了一种含金属内衬的复合材料缠绕薄壁容器自紧设计的工程方法,在自紧压力预测中可分别考虑金属内衬的双线性随动和等向强化特征。通过与有限元分析结果比较,证明了本文中提出的自紧设计方法的简便性和有效性。以一典型容器为例,研究了在自紧工艺后内衬的残余应变场和工作压力时应力场分布,证明了采用本文中提出的自紧设计可明显提高容器的承载能力。

摘要：基于本文作者已提出的模拟具有金属内衬缠绕容器缠绕过程的有限元策略或者其它一些简化的解析公式 ,发展了一种确定具有内衬缠绕容器实现等张力状态的预拉张力过程的迭代方法。以典型钢带或碳纤维缠绕的圆筒压力容器为例进行了数值分析。结果表明

摘要：为预测三维机织复合材料工艺引入的残余应力/应变,提出工艺制度优化方案,建立了一种工艺过程分析的多尺度模型。通过建立纤维尺度及纱线尺度代表体元(RVE),计算了成型过程中纤维纱线及三维机织复合材料的模量演化历程。考虑固化过程中树脂的化学收缩效应,在纱线尺度上开展热-化学-力学耦合分析,预测了细观残余应力-应变及其演化规律。采用三维机织技术,实现了光纤布拉格光栅传感器(FBG)在三维机织预制体中的预埋,并对其树脂传递模塑(RTM)成型过程中的温度、应变历程进行监测,试验结果验证了有限元模型的准确性。采用基于空间信息、误差信息和优化结果的三种序列采样方法,建立了工艺过程分析代理模型,并开展工艺参数优化设计,结果显示采用优化后的工艺参数,残余应变降低了15.4%,工艺周期缩短了10.6%。

摘要：研究格栅非均匀分布效应对先进复合材料格栅加筋圆锥壳体稳定性的影响。首先,基于格栅间距沿母线方向的变化特征和等效平铺模型推导了格栅加筋圆锥壳体的等效刚度阵。其次,采用Donnell型扁壳理论推导了在均布外压作用下格栅加筋圆锥壳体稳定性分析的总势能表达式,利用最小势能原理得到了该壳体总体稳定性的临界载荷值,所得计算结果与实验结果十分吻合。最后,通过典型数例参数讨论,说明格栅非均匀分布效应对先进复合材料格栅加筋圆锥壳体稳定性的影响将随底锥角增大而显著。该文将为先进复合材料格栅加筋圆锥壳体的参数优化设计提供一种高效和可靠的分析方法。

摘要：基于固化反应动力学、热传导和复合材料层合理论,采用了有限元分析方法,对具有金属内衬的复合材料纤维缠绕压力容器在固化工艺过程中的温度和热应力分布及其变化规律进行了数值模拟。通过一典型容器数值分析,表明在固化工艺过程中,中容器内部的所有应力分量具有同时达到峰值的特征,其中应力分量的峰值出现在固化降温阶段的初期。提出了数值模拟的方法和分析结论对复合材料结构设计师和工艺师合理制订金属内衬复合材料纤维缠绕容器的工艺标准具有一定的参考价值。

摘要：复合材料格栅结构是由连续纤维缠绕的斜向及环向肋和蒙皮组成的结构。基于Mindlin一阶剪切变形理论下的层合板和层合梁单元,模拟格栅结构的蒙皮和肋骨,通过空间坐标变换和利用蒙皮和肋骨的几何连续条件,获得了复合材料格栅结构的单元切线刚度阵,并给出了复合材料格栅结构的屈曲有限元数值模拟方法。通过对设计状态的复合材料格栅结构的计算分析,并与实际轴压试验结果比对,,证明该计算方法可行,能够满足结构屈曲特性分析的要求。

摘要：高速铁路的发展使钢轨磨损和滚动接触疲劳损伤日益受到重视。研究表明,预打磨后钢轨可有效延长服役寿命。为实现预打磨最佳廓形的选择,基于蒙特卡洛方法建立假设轮对横移量服从高斯分布的轮轨接触概率分析模型。据此,确定出列车运行时考虑轮对横移量的轮轨接触位置,并采用轮轨三维有限元模型计算得到相应接触应力的概率分布。结果表明,轮对横移量对最大接触应力值具有显著影响,横移量为10 mm、0 mm、8 mm时其值分别为1 712.6 MPa、1 362.1 MPa、448.7 MPa。亦发现虽然累积接触应力和平均接触应力均可作为衡量不同钢轨廓形力学性能优劣的指标,但二者的预测结果并不一致,如60 kg/m(CHN60)钢轨的平均接触应力,在轨距角附近(距钢轨中心线30 mm处内侧)的值4倍于踏面中心区域,相应的累积接触应力,在踏面的中心区域的值则接近10倍于轨距角附近。为综合考虑钢轨累积接触应力和平均接触应力对预打磨型面的影响,提出加权累积和平均接触应力,并以此作为钢轨预打磨廓形优化的评价指标。依据该指标对按照打磨工程经验设计的四条钢轨预打磨廓形进行评价分析,得到较优的钢轨打磨廓形。对制定钢轨廓形优化和打磨方法具有一定的工程参考价值。

摘要：先进格栅增强复合材料结构(AGS)软模共固化工艺成型过程是一个包括固化度、温度和应力场等相互耦合作用的复杂历程,工艺参数的选择将直接影响AGS产品的性能。该文以一简单正交AGS板为例,采用有限元分析方法对其软模共固化成型工艺过程进行数值仿真,讨论了工艺间隙、工艺环境和固化制度等对成型工艺过程中预浸料内部固化度,温度和应力场分布规律的影响,并提出了确定相应的工艺参数的意见。论文工作对AGS软模共固化工艺设计具有一定的参考价值。

摘要：推导了复合材料层合壳单元和层合梁单元的切线刚度阵,并给出用于复合材料格栅结构分析的梁壳刚度阵,建立了相应的复合材料格栅壳体结构有限元模型,并对其特征值稳定性的计算进行了研究。考虑了单元剖分大小对结构屈曲临界力和模态波形图的影响,并结合实际情况分析了边界条件变化对结构屈曲稳定性的影响,为工程中复合材料格栅结构的设计提供了有益结论。

摘要：建立了一种针对复合材料压力容器金属内胆自紧后的局部屈曲可靠性分析方法。基于凹陷对内胆界面压力和残余弯矩影响的解析模型,结合有限元数值仿真分析方法,进行了金属内胆局部屈曲分析;基于蒙特卡洛算法,建立了分别针对复合材料压力容器内胆和缠绕层设计变量的抽样方法;采用径向基函数(Radial basic function,RBF)代理模型替代了内胆屈曲计算的有限元分析模型,建立了自紧后压力容器金属内胆局部屈曲可靠性问题的快速分析方法。以30 L柱形纤维缠绕复合材料铝合金内胆压力容器为例,分析了内胆设计参数与缠绕层设计参数不确定性对内胆屈曲可靠性的影响。结果表明:在计算范围内内胆屈曲概率与自紧压力正相关;内胆厚度的随机性对压力容器内胆屈曲概率的影响随自紧压力增加呈近似直线增加;单独考虑内胆半径、缠绕层厚度及缠绕层模量,屈曲概率随自紧压力变化趋势为一条增速先缓再快再变为平缓的递增曲线。