康炘蒙
,
程小全
,
郦正能
,
张纪奎
,
崔岩
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2009.02.018
建立了高体积分数SiCP/Al复合材料的微缺陷有限元模型,对其拉伸力学特性进行了模拟计算.通过对含孔洞、界面脱粘等典型微缺陷的模拟,发现孔洞的存在对材料性能影响不大;界面脱粘对材料承载性能影响最大,脱粘界面面积的大小与复合材料承载能力成反比.微缺陷之间的相对位置对材料拉伸性能的影响不同,靠近孔洞处界面脱粘比背离孔洞处界面脱粘使材料承载性能下降更大.进一步多颗粒模型的模拟分析,发现高体积分数SiCP/Al复合材料的非线性拉伸曲线与其内部颗粒界面逐步脱粘存在有一定的关系.在开始加载阶段脱粘比例递增较快,在接近破坏时脱粘比例递增减慢.
关键词:
金属基复合材料
,
SiCP
,
拉伸
,
有限元
,
体积分数
程小全
,
杨琨
,
范舟
,
张纪奎
,
陈纲
高分子材料科学与工程
对国产CCF300/GW300复合材料层合板与铝合金板单钉连接结构在常温以及200℃和300℃高温环境下的拉伸性能进行试验研究,分析了连接试件的高温拉伸破坏行为,以及温度、铺层形式、连接螺栓直径对于条件挤压强度的影响。研究发现,高温越高其条件挤压强度保持率越低,300℃时条件挤压强度仅为常温的30%;90°铺层比例越高,试件的高温连接性能越低;螺栓直径对挤压强度也有较大影响。由于非±45°斜铺层面内剪切模量和强度较低,表面采用这些铺层的层合板容易发生高温挤压分层破坏。
关键词:
国产炭纤维CCF300
,
高温环境
,
单钉连接
,
拉伸
,
挤压破坏
王军
,
程小全
,
张纪奎
,
郦正能
航空材料学报
doi:10.3969/j.issn.1005-5053.2012.3.015
对T700/9368光滑板及两种孔径的含孔层合板进行了拉-拉疲劳试验,测量试件刚度随加载周期的衰减规律,并利用超声波C扫描和破坏断口分析方法,对T700复合材料的疲劳损伤机理进行分析.根据弹性模量法建立了层合板疲劳累积损伤模型,并从平均应力准则概念出发,建立了含孔层合板的疲劳累积损伤模型.将试验数据运用最小二乘法拟合后代入疲劳损伤模型,得到T700/9368光滑板及含孔板疲劳寿命的具体计算公式,应用公式预测了在不同应力水平下的层合板疲劳寿命,与试验结果的吻合良好.
关键词:
T700
,
复合材料层合板
,
拉伸疲劳寿命
张纪奎
,
郦正能
,
关志东
,
程小全
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2007.02.021
采用三维有限元方法研究复合材料非对称层合板在热载荷和固化收缩载荷下的固化变形情况,建立了材料力学特性、固化体积收缩量和温度与固化度之间的函数关系,考察了层合板变形曲率与温度和固化度之间的关系.数值计算结果表明:非对称层合板变形曲率与固化终止时固化度有密切关系;固化变形主要发生在降温阶段;固化收缩对层合板变形曲率影响很小,主要发生在第二个保温平台的前半段.
关键词:
非对称层合板
,
变形
,
温度
,
固化收缩
,
有限元分析
张纪奎
,
郦正能
,
关志东
,
程小全
,
刘涛
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2007.02.022
根据有效应力准则和达西定律建立了描述复合材料固化压实过程层合板压缩和树脂流动的二维有限元方程,节点自由度为位移和树脂压力,采用向后差分方法直接耦合积分求解以提高收敛速度.数值计算结果表明:随着层合板厚度的增加,厚度压缩率减小,固化压实所需时间增加,树脂在厚度方向的不均匀性逐渐增加.对于厚度较大的层合板,采用提高固化压力和双面吸胶两种工艺对比情况说明,后者可以显著提高压实程度并得到相对均匀的树脂含量分布.
关键词:
热固性复合材料
,
层合板
,
固化压实
,
树脂流动
,
有限元分析
康炘蒙
,
程小全
,
张纪奎
,
郦正能
,
崔岩
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2008.03.022
对高体积分数碳化硅颗粒增强铝基(SiCp/Al)复合材料的拉伸、压缩和三点弯曲特性进行了实验研究.结果表明:高体积分数SiCp/Al复合材料与低体积分数SiCp/Al复合材料相比,没有明显的线性屈服阶段.进一步的加载一卸载实验表明,在外载荷作用下,材料宏观上呈现一种类似金属材料的塑性,卸载后留有较大的残余应变,再次加载时沿上次卸载路线上升,而且拉应力导致的残余应变大干压应力.三点弯曲时材料内部产生残余塑性变形的潜力最大,切线模量更稳定.宏观断口分析表明,金属基体的非均匀分布导致产生局部渐进的微屈服,是使材料性能宏观上类似塑性材料的主要原因.制备过程中的残余应力和基体内部的微缺陷是拉应力比压应力产生更大残余应变的主要原因.
关键词:
金属基复合材料
,
SiCp/A1
,
拉伸
,
压缩
,
微屈服
张纪奎
,
郦正能
,
关志东
,
程小全
,
王军
复合材料学报
分析了复合材料热固化过程中各种复杂的物理化学变化之间的相互影响,在此基础上建立了复合材料固化过程数值模拟和固化变形预测的三维有限元分析模型.采用整体-子模块方法将固化过程分为热-化学、流动-压实和应力-变形三个相对独立的子模块.热-化学模块的控制方程基于Fourier热传导方程和树脂固化动力学方程建立,解决了温度和固化度之间的强耦合问题.流动-压实模块的控制方程基于Darcy定律和有效应力原理建立,反映了树脂流动和纤维网络紧密压实之间的流固耦合关系.应力-变形模块建立了考虑热载荷和固化收缩载荷时复合材料层合板的有限元方程.各模块之间的相互作用通过它们之间的数据交换来实现,以树脂在固化过程中的凝胶点和玻璃化转化点为判断依据确定是否运行各模块及其子程序.典型结构的计算结果与实验对比验证了本文三维有限元模型的有效性.
关键词:
热固性复合材料
,
固化变形
,
耦合关系
,
有限元分析
张纪奎
,
郦正能
,
关志东
,
程小全
,
王军
复合材料学报
采用整体-子模块化方法建立了描述复合材料固化全过程的三维有限元模型.以L形层合板为例,分析了固化工艺、结构设计和模具等因素对固化变形的影响方式和程度.数值模拟结果表明:升温速率和对流换热系数通过改变峰值温度影响回弹角,固化压力通过改变树脂分布和含量影响回弹角;铺层方向引起的结构力学性能的变化是回弹角差异较大的主要原因,厚度对固化变形的影响需考虑其对峰值温度和结构刚度变化两方面因素的综合影响,拐角半径的变化对固化变形的影响较小;模具形式通过改变树脂分布梯度和模具对结构的作用力位置影响回弹角,模具材料和形式的选择对于固化变形控制具有重要意义.
关键词:
热固性复合材料
,
固化变形
,
回弹
,
有限元分析
康炘蒙
,
程小全
,
郦正能
,
张纪奎
,
胡仁伟
,
崔岩
复合材料学报
对高体积分数碳化硅颗粒增强铝基(SiCP/Al)复合材料的拉伸强度进行了试验研究.发现在较高应力水平下经过2次卸载的试件与未做卸载的试件相比,拉伸强度变化很小,说明加载-卸载过程对材料的拉伸强度影响不大.在试验研究的基础上,使用ANSYS软件建立了有限元模型,对SiCP/Al复合材料的拉伸特性进行了仿真模拟.研究结果表明,低体积分数SiCP/Al复合材料的力学性能更接近塑性材料;而高体积分数SiCP/Al复合材料的力学性能则接近于脆性材料.拉伸强度模拟计算误差非常小,基体破坏是导致高体积分数SiCP/Al复合材料破坏的主要因素.
关键词:
金属基复合材料
,
SiCP
,
拉伸
,
有限元
,
体积分数
张纪奎
,
马志阳
,
程小全
,
陈纲
复合材料学报
进行了复合材料一铝合金三钉单搭连接单向拉伸试验，测量了层合板面内位移、应变和离面位移随载荷的变化关系，建立了复合材料多钉单搭连接的三维累积损伤有限元模型，计算与试验对比结果表明，该模型可模拟大范围损伤发生之前的承载特性。采用试验和数值模拟相结合的方法研究了复合材料一金属三钉单搭连接钉载分布情况，结果表明：试验用复合材料-铝合金三钉单搭连接，螺栓1承载比例最高，螺栓3次之，中间螺栓的承载比例最低，并且螺栓承载比例在加载过程中基本保持不变；随着金属连接板刚度的增加，螺栓1的承载比例增加，螺栓3承载比例降低，中间螺栓2的承载比例变化较小，层合板离面位移减小；金属板配合间隙变化对钉载分布影响很小，但层合板的离面位移随配合间隙的增大而增大。
关键词:
复合材料
,
单搭
,
三钉连接
,
钉载分布
,
有限元模型
