摘要：基于单向偏轴复合材料层压板的疲劳失效机理,提出了采用Hashin疲劳失效准则从单向层压板偏轴拉伸S-N曲线估算复合材料面内剪切疲劳S-N曲线的方法,结合纵向/横向S-N曲线和估算得到的剪切疲劳S-N曲线,可以预测任意角度偏轴层压板的S-N曲线。用4种不同材料的层压板疲劳试验数据对此方法进行验证,发现对于同种材料从不同角度偏轴层压板的疲劳数据中估算得到的剪切S-N数据具有很好的一致性,结合估算的剪切S-N曲线和纵向/横向S-N曲线预测得到的不同角度偏轴层压板的S-N曲线与试验数据吻合很好。

摘要：为了表征2D-C/SiC复合材料的面内剪切行为,考虑基体开裂、界面脱粘、纤维桥连弯曲等损伤机制,提出宏细观两尺度下的含损伤体元模型;引入热失配应力的影响,在分别表征卸载弹性应变和残余应变的基础上,建立材料的温度相关面内剪切本构模型。开展室温单调加载和加卸载面内剪切实验,发现残余应变和弹性应变均随剪应力的增大逐渐增大,而卸载模量随剪应力的增大持续减小。将模型用于2D-C/SiC复合材料剪切行为的模拟,结果表明:模型对于弹性应变、残余应变、卸载模量和整体应力-应变曲线的预测值均与实验数据吻合,验证了分析模型的合理性与准确性;在此基础上,给出2D-C/SiC复合材料在不同温度下的面内剪切应力-应变关系曲线,为热结构设计提供参考。

摘要：采用改进设计的像框试验对Nomex蜂窝夹层结构的面内剪切性能进行了表征测试与研究。试验结果表明,在像框的持续性剪切载荷作用下,夹层结构首先发生了板-芯界面脱粘,继而蒙皮在竖直方向上形成了巨大的鼓包和皱褶。随着剪切载荷的增加,夹层结构最终发生了横向的断裂。多次试验结果所得的低于3%的离散率也预示出面内剪切像框试验的有效性和准确性。此外,试样和夹具之间的固定程度是影响面内剪切像框试验的关键因素。仅采用螺钉进行固定的试样测试时,螺钉受拉力的移动直接导致了夹层结构边缘破坏,然而样件本身所受像框的面内剪切载荷有限,试验无效。

摘要：为了充分利用复合材料加筋板的后屈曲承载能力,针对复合材料加筋板的后屈曲行为开展优化设计方法的研究具有重要意义。详细探讨了筋条尺寸及密度等参数对承受面内剪切载荷作用下的复合材料双向加筋板屈曲后屈曲的影响规律。建立了复合材料加筋板考虑后屈曲响应的结构分级优化方法:在一级优化中以结构几何尺寸为设计变量,使用响应面法(RSM)拟合出结构后屈曲响应的全局近似函数,结果显示,加筋缘条的宽度及加筋的密度对屈曲承载能力有重要影响;在二级优化中采用遗传算法(GA)对复合材料铺层顺序进行优化,经过两级优化后的复合材料加筋板相比于初始设计在质量减少了3%的同时,线性屈曲位移提高了8.86倍,线性屈曲模态由局部屈曲改善为整体屈曲,同时结构的后屈曲承载能力提高了8.7%。基于解决旅行商问题(TSP)的遗传算法被调整用于固定铺层厚度的复合材料铺层顺序优化问题,经优化,结构线性屈曲特征值提高了12.76%,表明了优化方法的可行性。

摘要：基于V型缺口试样双轨剪切法设计了面内剪切试验方案,开展了莫来石纤维增强气凝胶复合材料的室温面内剪切和弯曲性能试验,采用数字图像相关方法对试样表面的位移场和应变场进行测量,并分析了力学行为和破坏模式。结果表明:设计的试验方案可以在测试区域获得均匀的剪切应变场,适用于莫来石纤维增强气凝胶复合材料的面内剪切性能测试。试验获得的面内剪切模量和强度分别为248 MPa和0.95 MPa,弯曲模量和强度分别为294 MPa和2.08 MPa。面内剪切载荷下,试样的裂纹萌生于缺口尖端附近,并沿两缺口连线方向扩展。根据弯曲正应变场的分布特点,发现试样中性层与几何对称面不重合,验证了该材料拉压模量不同的性质。采用数字图像相关方法获得的中性层位置和理论计算值比较接近,相对误差在10%左右。

摘要：船体板材不可避免地存在不同形式的开孔,开孔破坏了结构的连续性,对结构的强度、稳定性具有重要影响,因此研究船体板开孔结构的屈曲特性对保证船舶安全十分重要。在面内载荷作用下,通过画框型剪切夹具、3D全场变形测量-分析系统等对两种不同形式的船体开孔薄板进行剪切屈曲试验,获得了圆形开孔板和方形开孔板的临界屈曲载荷、全场位移/应变信息和拉力-伸长率曲线等;考虑试验夹具的影响,基于Abaqus对不同形式的开孔板进行数值仿真,通过对开孔板进行特征值屈曲分析和非线性屈曲分析,获得了两种不同形式船用开孔薄板的屈曲、后屈曲力学响应信息。通过数值仿真与试验结果的对比研究,验证了数值仿真方法的有效性、准确性。在此基础上,重点剖析载荷-伸长率关系、典型时刻板面全场位移、临界屈曲载荷以及开孔边缘的应力分布响应特征,明确了面积等效情况下圆孔和倒圆角方孔对方形薄板剪切稳定性的影响。为船用薄板面内剪切稳定性的试验和仿真研究以及大型船体结构的设计优化、力学性能评估等提供有益参考。

摘要：为了满足高分辨率航天器承载平台对尺寸稳定性、轻量化和高承载空间结构的多重需求,采用热压成型和树脂浸渍-碳化组合工艺制备了4种不同规格的碳/碳(C/C)蜂窝。以碳纤维预浸料为原料,通过热压工艺成型波纹片,用无机胶粘剂粘合片材形成蜂窝,经过浸渍-碳化工艺成型C/C蜂窝。对不同规格C/C蜂窝在不同加载方式下的力学行为进行了研究。结果表明,采用所提出组合工艺制备的C/C蜂窝未发生节点脱粘。边长5 mm蜂窝的压缩强度为8.2 MPa。在面外压缩、L向与W向剪切载荷下,C/C蜂窝的主要失效模式是双层壁脱粘分层。C/C蜂窝结构具有较高的抗压强度和良好可设计性,可能满足未来轻质高强航天器承载平台结构要求。

摘要：为开发既具有电热性能又满足对三维表面具有一定适应性的电加热织物,采用定制纤维铺放(TFP)工艺设计制备直线形、正弦波形、锯齿形和尖角形4种镍铬合金丝排布方式的电加热织物,研究电加热织物的电热性能和半球成型性能。结果表明:10 V直流电压下通电30 s,4种电加热织物表面最高平衡温度分别达到159.5、92.8、66.7和31.5℃,温度分布均匀;反作用力与镍铬合金丝排布方式密切相关;半球成型最终状态下,直线形电加热织物成型反作用力最小,表面褶皱和细观缺陷最少,且最大面内剪切角为32.26°;与未引入镍铬合金丝玻璃纤维基底织物相近,即直线形电加热织物半球成型性优于正弦波形、锯齿形和尖角形电加热织物。

摘要：对玻璃钢蜂窝夹层共形承载天线结构设计了常温面内剪切试验,采用三明治夹芯板理论和分离式实体建模方法,利用ABAQUS软件建立其与试验相符的有限元模型,并基于各向异性材料最大应力准则,使用USDFLD定义蜂窝芯失效准则。结果表明:试验获得了此类结构关键性的剪切强度和刚度数据;模拟方法能准确地模拟结构的刚度和强度,从而验证了此类结构在面内剪切载荷下的适应性,为此类结构的使用提供了参考数据,也为此类结构提供了一种较为准确和可靠的模拟计算方法。

摘要：超高分子量聚乙烯(UHMWPE)无纬布是制作软质防弹衣的主要材料。首先通过实验研究了UHMWPE无纬布在准静态载荷下的拉伸、面内剪切和冲压式剪切特性。实验表明,UHMWPE无纬布在准静态拉伸过程中发生突然的脆性断裂,拉伸强度约为641MPa;面内剪切实验中试件的力-位移曲线呈现明显的非线性,材料在受力方向发生了塑性强化,试件的主要失效形式为基体的剪切破坏,失效后纤维夹角从90°减小到74°;设计制造了一套用于测量UHMWPE无纬布沿厚度方向剪切强度的夹具,实验得到该型无纬布的剪切强度约为168MPa。随后采用壳单元建立对应的有限元模型,对拉伸实验和冲压式剪切实验过程进行数值模拟。拉伸数值结果在最大拉力、拉伸强度和失效应变等指标上与实验结果较一致,并给出了拉伸过程中试件中的应力分布情况;冲压式剪切数值结果给出了剪切失效部位每层单元的应力变化情况。