摘要：根据树脂传递模塑(RTM)成型的缎纹机织复合材料T型接头的结构特征和纤维布局特点,基于ANSYS有限元数值分析平台,建立符合其真实结构的几何模型和有限元分析模型。基于渐进失效强度预测方法的基本思想,使用有限元计算软件ANSYS的参数化设计语言(APDL)开发相应的程序,实现改进形式的Hashin失效准则。采用合适的最终失效评价方法,建立二维机织结构复合材料T型接头受弯曲载荷时的渐进失效预测方法,能够有效地模拟从初始加载到最终失效过程中机织复合材料T型接头结构的力学响应及损伤的萌生与发展,并预测结构的静强度。

摘要：基于连续损伤力学(Continuum Damage Mechanics,CDM)理论对复合材料导管导流罩进行渐进失效分析,结合刚度降级方法从材料失效角度对导流罩结构极限承载能力和失效演变情况进行研究。利用APDL参数化语言编写程序建立复合材料导管导流罩有限元模型,应用多帧重启动及弧长法实现分析过程。根据Tsai-Wu失效准则判断复合材料损伤及损伤原因,并对失效单元进行连续记录。结果表明:复合材料导流罩结构最先出现基体开裂失效模式,此时少量破坏对导流罩整体结构性能影响较小;随着载荷继续增加出现纤维断裂失效模式;在纤维断裂大规模出现时,载荷位移非线性关系逐渐明显,结构性能急剧下降;整个过程几乎没有出现界面剪切失效情况。根据结构载荷位移曲线和失效单元数目变化情况,导流罩承载时的Tsai-Wu失效因子作为复合材料导管导流罩的强度校核指标具有理论和实际意义。

摘要：基于洛宁抽水储能电站,通过ANSYS软件建立SRTP管法兰连接简化模型,根据最大应力/应变准则、蔡–希尔强度准则、Tsai–wu强度准则、Hashin失效准则等,对SRTP管法连接结构进行强度验算。发现SRTP管逐步退化的风险和概率更大。运用US DFLD,UMAT等算法计算SRTP管法兰连接结构的应力,根据其应力分布图,比较法兰盘、法兰盘螺栓处的最大承受荷载远小于设计值(6.3 MPa),因此SRTP管法兰连接结构在洛宁抽水蓄能电站的应用是可靠的。

摘要：近年来复合材料在船舶与海洋工程领域得到快速发展。船舶在服役周期内受载复杂,主要承载板材除受典型的面内拉压外载外,免不了遭受横向波浪载荷作用。研究复合材料层合板在不同载荷形式下结构的响应特征与损伤演化特性,有助于先进复合材料的性能评估及优化设计。本文采用三维实体单元及内聚力单元建立复合材料层合板模型进行计算分析,考察拉压载荷下层合板的极限承载能力与渐进失效过程,研究在横向载荷下层合板结构强度,对比分析其层内及层间损伤模式的差异性。

摘要：基于有限元方法,对受轴向压缩的复合材料开口曲板进行渐进失效分析。采用三维Hashin准则和Ye准则作为纤维损伤、基体损伤、分层损伤判据,通过非线性刚度退化模型来模拟损伤演化过程,获得了开口附近损伤扩展过程。数值模拟结果与文献试验结果对比,取得了较好的一致性。

摘要：复合材料许用值的确定是复合材料结构设计的基础,通常需要通过大量试验来获得。提出了民机复合材料层压板结构强度许用值的渐进损伤模拟计算方法,并通过实例计算,且与试验结果对比验证,表明该方法可用于复合材料强度计算研究和复合材料试验预估等,将大大节省试验经费,并加速复合材料结构研发进程。

摘要：有效的触发机制能诱导并改善复合材料吸能结构的轴向渐进压溃行为,但仍无法解决汽车吸能结构在斜向冲击载荷下的失稳问题。为了提出新的设计来改善失稳行为,对复合材料吸能圆管在半圆凹槽触发机制下的斜向压溃行为和失效机制进行研究。建立引入半圆凹槽触发机制的圆管有限元模型,采用界面和层内非线性损伤演化模型来模拟其真实的压溃失效模式。通过对比模拟和实验对应的轴向压溃载荷、吸能和失效模式来验证圆管的准静态压溃模型。进而,预测斜向压溃角度(10°~50°)对圆管在半圆凹槽触发机制下压溃行为的影响,并详细揭示其轴向和斜向压溃失效机制及其区别。结果表明,压溃载荷、吸能及失效面积随角度增大而明显减小,不稳定的压溃过程使材料失效耗能不充分。圆管在轴向压溃下表现为渐进破坏,而在斜向压溃下以“渐进破坏”向“失稳破坏”过渡为特征,导致斜向压溃载荷与吸能曲线均存在一个过渡。本研究加深了对圆管在外部触发机制下斜向压溃失效机制的理解,为改善斜向压溃失稳行为提供了一定的设计依据。

摘要：为了提高C型碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)薄壁结构的耐撞性,对其在轴向压溃载荷作用下的吸能特性和失效行为进行研究。考虑层间分层效应,建立了C型CFRP薄壁结构的渐进损伤模型。采用二次名义应力失效和基于混合模式能量方法的非线性损伤演化准则分别对层间初始失效和损伤演化进行预测。针对该结构提出混合角度倒角触发和尖顶触发,对比分析了不同触发配置对C型CFRP薄壁结构耐撞性指标和失效模式的影响。结果表明混合角度倒角触发所对应的初始峰值随着混合角度的增大呈减小的趋势。通过减小混合角度尖顶触发与加载板在初始压溃阶段的接触面积,能够有效降低初始峰值。混合角度尖顶触发能够改善失效过程,对提高该结构的耐撞性有积极的影响。

摘要：蜂窝夹层结构斜削区传力路径复杂且易出现脱粘损伤,此处一旦发生脱粘会直接改变传力路径,进而促使结构发生整体失效。本文引入cohesive界面单元,依据二次应力准则和基于能量的B-K准则来模拟斜削区胶层的损伤扩展,分析了在压缩载荷下蜂窝夹层结构斜削区的失效模式。采用实验测试Nomex纸蜂窝铝合金面板夹层结构在压缩载荷下斜削区的破坏模式及内外面板载荷分配情况。研究结果表明:仿真实验结果具有较好的一致性,应力最大区域为夹层结构实验件的4个斜削区,斜削区尖角处的胶层最先出现损伤,裂纹沿外面板与蜂窝粘接处扩展,胶层失效导致外面板局部刚度骤减,在压缩载荷下发生屈曲失效。此外进一步分析了蜂窝夹层结构的蜂窝性能、填料性能及曲率半径对内外面板应力分布的影响,为蜂窝夹层结构优化设计提供依据。

摘要：针对纤维缠绕成型过程中存在纤维交叉起伏结构,导致纵向缠绕层纤维发挥强度不理想问题。构建了考虑复合材料多尺度结构特征的宏-细-微观跨尺度模型,开展了基于纤维细观尺度的渐进损伤实效行为研究,实现了结构失效状态及强度折减系数在不同尺度间的传递,最终预示了纤维缠绕壳体损伤失效。制备了直径300 mm的纤维缠绕壳体并开展水压打爆测试,测试结果表明,该跨尺度方法预测爆压值与实验测试值误差为1.4%,且所得整体应力分布较传统层合建模方法和实验值更为吻合。该分析方法可以为纤维缠绕复合材料壳体精细化设计分析提供参考价值,提升了纤维缠绕复合材料壳体工艺-设计一体化技术应用水平。