摘要：孔边应力是复合材料连接设计中强度校核的重要依据,装配间隙对其有明显的影响。针对准各向同性铺层层合板单搭接连接结构,首先采用弹性基剪切梁模型推导了螺杆挠度的解析解,给出挤压载荷沿着层合板厚度方向的分布。在此基础上,将能计及装配间隙的二维情况下孔边挤压应力分布的Persson模型推广到三维情况,得到了孔边挤压应力分布及应力集中系数。理论结果通过三维细节有限元方法进行了验证。最后采用理论方法分析了装配间隙、层合板厚度及钉载对应力集中系数的影响。

摘要：介绍国内外MEMS(micro-electro-mechanical system)材料力学性能的测试方法,包括纳米压痕法、薄膜打压法、梁弯曲试验、微拉曼光谱法、单轴拉伸法等。分析各种测试方法的优缺点、基本原理和最新进展。详细介绍单轴拉伸试验方法的试验原理、特点及发展现状,在此基础上介绍作者们在MEMS材料单轴拉伸试验方面的阶段性研究成果,包括单轴拉伸试样设计、夹具设计、加载方法及应变测量技术等。试样和夹具的设计采用有限元方法模拟不同形状参数试样的拉伸试验过程,确定试样的外形和尺寸。应变测量采用的是激光干涉应变计法(interference strain/displacement gauge,ISDG),并用所研制的微小试样拉伸试验机,成功测得多晶铜薄膜材料的应力—应变曲线。

摘要：结合最小余能原理和薄板剪切屈曲失稳理论,给出了蜂窝芯等效剪切屈曲强度的理论表达式。将胞壁等效为受弹性支撑的梁,通过对固支和简支条件下的屈曲强度进行插值求解实际胞壁间为弹性支撑时的剪切屈曲强度。然后,利用三点短梁弯曲试验测量常用Nomex蜂窝芯的剪切屈曲强度,并与弹性支撑下的理论解进行对比,试验结果与理论解吻合较好,验证了理论方法的有效性。最后,讨论了剪切屈曲强度的各向异性及蜂窝高度对剪切屈曲强度的影响。结果表明,剪切屈曲强度的各向异性程度与蜂窝高度无关,但随着蜂窝高度的增加,蜂窝芯的纵向和横向剪切屈曲强度均逐渐减少,减小幅度逐渐减缓。

摘要：飞机在起飞和降落时,由于轮胎的影响所造成的跑道上外来物(FOD)飞溅是个复杂的过程。以砂石为例,介绍了几种典型的砂石飞溅的类型,提供了飞机所能遭遇到的砂石数目和造成飞机结构损伤的概率计算公式。以某型客机为例,根据民用机场的FOD调研报告和国内民用机场跑道的类型,分析了在临界能量下飞机所能遭遇到并能对飞机造成冲击破坏的可能性,为飞机结构抗冲击设计提供一定的依据。

摘要：引入微分概念和复合材料铺层刚度分配原则,形成一种改进的求解复合材料斜面对接结构胶层应力的半解析方法 MAM(Modified semi-Analytical Method)。首先,针对铺层角度及铺层数不一致的情况,采用有限元法(FEM)平面应变模型对MAM进行验证;然后,分别用平均剪应力法、FEM及MAM预测了复合材料斜接结构的承载能力并与试验值进行对比;最后,利用MAM分析工程应用问题,考虑了被粘结体刚度不匹配及胶层厚度的变化。研究结果表明:MAM适于设计复合材料斜接结构;采用MAM能得到胶层应力的尖峰值,且应力分布与FEM计算一致。

摘要：螺栓的连接刚度是复合材料连接设计中的重要参数,装配间隙对其有明显的影响。针对弹性基刚度k*c,引入Liu Cai-Shan的内圆接触模型,推导了考虑装配间隙的解析表达式,发现k*c随着装配间隙增加而降低。针对钉头约束系数kr,基于应力假设和应变能方法,给出了估算表达式。在获得k*c和kr基础上,建立弹性基剪切梁模型并推导了双搭接螺栓连接刚度的解析解,并采用3-D细节有限元模型对解析方法进行了验证。最后,通过有限元方法分析了间隙对连接刚度产生影响的力学机制,并用解析方法定量给出了1~300μm的装配间隙对连接刚度影响的大小。

摘要：利用电炮加载聚酯薄膜飞片分别对二维平纹编织C/SiC复合材料(2D-C/SiC)和LY12硬铝材料在3.4～9.5km/s速度下进行碰撞实验。利用光纤位移干涉仪测定了靶材的自由面速度,并对高速撞击碎片颗粒进行了收集,采用超声波扫描系统无损检测等方法对2D-C/SiC材料在超高速冲击载荷作用下的力学响应进行了检测。结果表明,随着冲击能量的增大,2D-C/SiC材料板自由面速度逐渐升高,损伤局部且面积逐渐增大,碎片云团作用区域逐渐变大。与铝板相比,2D-C/SiC材料碎片云团整体能量较小、作用区域较大、能量面密度较低,是飞行器防护结构设计中一种比较理想的防护材料。

摘要：为了研究长期水分-载荷耦合作用下2D编织复合材料的吸湿行为及性能劣化规律,设计了水分-载荷耦合环境老化装置,开展了不同应力水平下碳纤维增强环氧树脂(T300/H69)平纹编织复合材料的吸湿试验及吸湿后的拉伸试验。结果表明:T300/H69编织复合材料的吸湿量与拉伸预应力总体上呈现正相关,随着拉伸预应力的增大而增大;相对于水分单独作用,水分-载荷耦合作用下材料的弹性模量和强度退化更明显,在140%σ_(s)(σ_(s)为屈服强度)预应力下作用432 h后,编织复合材料的弹性模量及失效强度分别下降达55.9%和35.4%。此外,通过宏微观断面分析,进一步揭示长期水分-载荷耦合作用下编织复合材料性能的退化机制,并基于Shiva剩余强度理论,改进了水分-载荷作用下复合材料的剩余强度模型,预测结果良好,为复杂环境下复合材料耐久性设计提供指导。

摘要：轮胎滚动引起跑道积水飞溅进入发动机将导致发动机喘振甚至熄火,已有的飞机滑跑试验和经验证明采用具有翻边设计的轮胎可减小溅水与地面的夹角,减小发动机进水的可能性,但对翻边抑制溅水相关机理的研究仍十分匮乏。采用有限元软件LS-DYNA中的SPH/FEM耦合方法对翻边轮胎溅水机理开展分析计算。首先改进了轮胎数值模型和加载方式并验证了模型的有效性,研究了翻边轮胎溅水随滑跑速度的变化规律。其次基于特征位置水粒子的速度变化,分析了翻边抑制溅水的作用机理,通过比较不同深度水深的溅水速度分布说明翻边的作用。最后基于翻边高度和角度对轮胎溅水影响的研究,对优化的翻边构型进行了探索。

摘要：为了获得射孔枪动态应力分布规律,准确分析胀枪程度和毛刺外翻高度,应用LS-DYNA软件,以7″×12. 65mm TP140套管和5″×11. 00 mm 32CrMo4射孔枪组合为例,建立了射孔弹-射孔枪(含盲孔)-套管三维有限元模型,采用网格不固定、不依附于质点、可相对坐标系作任意运动的ALE法,结合算子分离算法,实现爆轰过程、药型罩固流转化、射流高速侵彻射孔枪的大变形和流固耦合仿真。结果表明,射孔枪产生4. 3 mm外凸毛刺,套管外壁产生1. 8 mm外凸毛刺,枪套间累计毛刺高度为5. 2 mm,如果间隙接近或小于5. 2 mm,易发生卡枪。射孔枪平均孔径为Φ18. 7 mm,套管平均孔径为Φ7. 7 mm,说明穿透射孔枪盲孔过程消耗了大量能量,盲孔壁厚设计应引起重视。在射孔枪各孔相连的宽为125 mm的宽带内,其最小应力也达到了774 MPa,均超过材料屈服强度,在高爆轰压力作用下,将产生向外鼓胀,即会发生所谓的"胀枪"。