摘要：为了研究含螺栓复合材料层压板连接接头的层间应力分布规律,提出了采用填充孔形式和虚拟界面层方法求解层间应力,并建立了三维有限元模型对受面内压缩载荷的螺栓夹持填充孔层压板进行分析。结果表明:层压板层间应力集中不仅发生在孔边,还会在螺栓头边缘附近出现,且夹持力越大螺栓头边缘附近的层间应力集中越严重;合理的螺栓夹持力能改善孔边应力状态,提高孔边抵抗分层的能力,但无法改善螺栓头边缘附近的层间剪切应力集中状态。因此,在进行含螺栓夹持的层压板机械连接结构孔边层间强度设计时,也要考虑螺栓头边缘的层间剪切应力集中问题,以提高复合材料结构的安全性。

摘要：采用有限元方法对复合材料风扇叶片榫头在拉伸及拉弯耦合工况下的层间应力特点进行研究。根据榫头结构特点,完成了榫头的铺层设计;基于FiberSIM-ACP软件平台,建立了复合材料风扇叶片榫头有限元分析流程,确定了一种满足层间应力分析精度要求的榫头有限元模型,通过与试验结果对比,证实了该有限元模型的有效性。计算结果表明:拉伸工况下层间正应力S33的高应力区位于叶身开始向叶根过渡的变厚度位置,该位置处靠近压力面的14层铺层承受拉伸应力;切应力S13及S23的高应力区在同一区域,切应力大小与铺层角度息息相关,0°铺层承受较大的切应力S13,±45°铺层同时承受较大的切应力S13和S23。增加弯曲载荷后S33的高应力区向榫头上端延伸,承受拉应力的铺层数量增加;切应力的高应力区靠近榫头承力面,高应力区铺层数量增加。

摘要：针对具有典型铺设角[0/45/-45/90]的开孔碳纤维层合板,采用三维有限元数值模拟方法,分析了在单向拉伸载荷作用下孔边附近的层间应力,讨论了界面层参数对层间应力的影响,详细给出了典型铺设角之间层间应力的分布规律和最大层间应力产生的位置。结果表明:对于相同铺设角的界面层,沿厚度方向的位置影响层间应力的大小,但不影响分布趋势;而铺层顺序(如[角度1/角度2]或[角度2/角度1])对层间应力的大小和分布趋势影响则较小。最大层间正应力产生于[-45/90]的界面层,位于与拉伸方向成90°的位置,是外加拉伸应力的51%;最大层间剪应力产生于[-45/0]的界面层,最大层间环向剪应力位于与拉伸方向成74°的位置,是外加拉伸应力的64%;而最大层间径向剪应力位于与拉伸方向成66°的位置,是外加拉伸应力的25%。

摘要：充分发挥复合材料的利用率,降低结构重量,厚复合材料结构优化设计是非常重要的。然而优化设计空间复杂,层间应力问题突出,离散设计变量等问题使得厚复合材料结构的优化变得十分困难。针对由铺层相同的子层板叠成的厚复合材料层合板结构的复杂优化问题,本文提出一种多级优化设计方法。第一级优化采用基于径向基神经网络代理模型的优化设计方法,设计变量为子层内层数及铺层比例;第二级优化分为两个层次进行,系统层以结构重量最轻为目标,设计变量为子层数,子系统层采用遗传算法优化铺层顺序,以层间应力因子最小为目标。结合算例,通过Matlab编写遗传算法,并应用Isight集成Matlab来实现该优化设计方法。结果表明:本文提出的多级优化设计方法是有效的,能够很好地实现具有周期性铺层方式的厚复合材料层合板结构的优化设计。

摘要：为研究吸湿对植物纤维层合板层间应力的影响,采用超弹性吸湿本构模型来描述剑麻纤维增强苯甲基化木材(SFRBW)复合材料的吸湿力学行为,用Fortran语言编写了有限元用户材料子程序,建立了SFRBW层合板三维有限元模型,分析了不同湿度对不同铺设角的SFRBW斜交层合板受拉伸时的层间应力和自由边缘效应的影响。数值结果表明,对于斜交层合板,湿度对层间切应力τ13的影响最大;随着湿度的增加,层间应力集中会降低,缓解了层合板的自由边缘效应,在所有的斜交层合板[±θ]S中,[±15]S层合板层间应力τ13数值达到最大,[±55]S层合板层间应力τ13数值为零。该研究结果为湿环境下斜交层合板的优化设计提供了数值分析依据。

摘要：由于层合板结构相邻铺层之间材料参数的不匹配,层合板受外载作用时,板的自由边界处会产生奇异的三维层间应力场。笔者以层合板自由边界处层间正应力为目标,对层合板的铺层结构进行了优化。优化方法采用粒子群算法(PSO)与有限元相结合的方法,开发了PSO和通用有限元软件之间的接口程序。笔者还采用ANSYS自带的零阶优化方法进行了优化,并与PSO方法做了比较。优化算例分别考虑了面内拉伸载荷和面外横向载荷。优化结果表明:零阶方法的优化结果对初始值敏感,初始值不同,得到的优化解也不相同。而PSO方法由于是利用随机生成的初始值并通过进化来搜寻全局最优解,从而避免了初始值的影响,且PSO在寻优效率上具有显著的优势。

摘要：内衬PE钢管广泛应用于输送腐蚀介质的场合,但在交替输送冷热介质过程中容易过早发生脱落失效,因此研究PE层间应力分布和变化规律显得十分必要。本文首先提出假设,认为PE和钢管之间的粘结层受到的切应力导致PE层和钢管脱粘。其次,利用有限元方法,进行ANSYS有限元模拟计算机仿真,验证了起初的假设。最后,基于仿真数据,研究了粘结层的应力分布情况和随不同参数改变而变化的规律。通过以上研究,初步总结了层间应力的变化规律和分布情况,为将来的工艺改良和内衬PE钢管的设计提供技术支持。

摘要：本文介绍了纤维层合板力学梯度设计的新概念 ,以平纹正交织物复合材料为例 ,用板壳弯曲的有限元法 。

摘要：以低温推进剂的纤维增强树脂基复合材料燃料罐为对象,研究在低温环境下复合材料/结构的力学性能。基于细观力学模型,分别建立了用于复合材料贮箱的2种典型复合材料E-Glass/Epoxy和Graphite/Epoxy低温环境下的本构关系。采用有限元法,通过对低温环境下典型铺层的层合板自由边界附近层间应力的分析,讨论了低温对E-Glass/Epoxy和Graphite/Epoxy这2种典型复合材料层合板自由边界附近层间应力分布的影响。结果表明:温度的变化对层合板层间应力分布的影响较明显,且温度越低层合板的最大层间应力值越大。研究成果将对低温推进剂的纤维增强树脂基复合材料燃料罐设计提供一定的参考价值。

摘要：劲性搅拌桩复合围护结构工程完工后,临时围护结构一般考虑型钢回收。从复合材料层间应力的角度分析了型钢-水泥土接触面内正应力和摩擦剪应力,得到了二者之间的关系,进而对型钢拔出时围护结构侧向变形引起的弯曲变形阻力进行了分析,结果表明:弯曲变形阻力相对静摩擦阻力要小得多,可以忽略。可为正确认识和理解型钢拔出受力机理、优化工程设计等提供参考。