穆志韬
,
郝建滨
,
高雪霞
,
李旭东
玻璃钢/复合材料
含裂纹铝合金板经复合材料补片胶接修复后,裂纹尖端的应力强度因子(Stress Intensity Factor,简称SIF)是关注的重点.基于有限元软件ABAQUS,建立了含中心裂纹铝合金厚板复合材料补片胶接修复件的分析模型.计算了裂纹尖端的SIF,与Rose解析模型进行了对比验证,得到裂纹尖端SIF在板厚方向上的变化,以及补片在厚度方向上修补效果的变化,对比了不同修复方式的修复效果.结果表明,裂纹尖端SIF的有限元解偏保守,被修补板厚较大时,裂纹尖端SIF值在板厚方向上的差异更加显著,双面修复方式的修复效果明显优于单面修复方式.
关键词:
中心裂纹
,
复合材料胶接
,
应力强度因子
,
有限元
王跃
,
赵霞
,
穆志韬
,
郝建滨
玻璃钢/复合材料
建立了铝合金板单搭接胶接接头的三维弹性有限元模型,通过与G-R解析模型的胶层剪应力和剥离应力分布对比分析,验证了有限元模型的有效性.经有限元仿真拟合铝合金板单搭接胶接接头静拉伸试验的载荷-位移曲线,获得了胶层I/Ⅱ型混合失效模式下内聚力单元的断裂参数值和胶层渐进破坏的过程,将胶层内聚力单元断裂参数值应用于含双裂纹复合材料胶接修补结构中,预测了修补结构的静拉伸强度.结果表明,有限元模型预测的剩余强度与实验值的相对误差为3.8％,因此运用内聚力单元仿真胶层的方法是有效的,并为复合材料胶接修补结构的承载能力分析提供了有力的依据.
关键词:
胶层
,
内聚力模型
,
断裂参数
,
复合材料胶接修补
,
剩余强度
牛勇
,
穆志韬
,
李旭东
,
郝建滨
玻璃钢/复合材料
残余热应力会增大裂纹尖端的应力强度因子SIF,加快疲劳裂纹扩展速率,缩短修补结构的疲劳寿命.利用三维有限元方法,对含裂纹金属板复合材料胶接修补结构中的残余热应力进行了分析,利用虚拟裂纹闭合技术(VCCT)计算了修复结构裂纹尖端的SIF.并以SIF为判据,讨论了补片铺层方向、固化温度、胶层的材料参数对修复结构残余热应力的影响.结果表明,[0°/45°/-45°/90°]s的铺层方式可有效降低残余热应力引起的SIF;残余热应力引起的SIF随着固化温度的升高而线性增加;胶层的材料参数及胶层厚度对残余热应力引起的SIF影响不显著.
关键词:
复合材料胶接修复
,
残余热应力
,
固化温度
,
胶层
,
有限元分析
王跃
,
穆志韬
,
李旭东
,
郝建滨
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2015.001195
建立含中心半穿透圆孔的损伤金属板修补结构的三维有限元模型,以应力集中系数(Stress Concentration Factor, SCF)和挠度w作为复合材料胶接修复效果的指标,分析单向拉伸条件下,正方形补片的长度、厚度和铺层方式对修复效果的影响.结果表明:补片长度取孔直径的3.5倍、厚度取孔深度的0.6~0.8倍、铺层方式取0°/90°铺层时,复合材料单面修复含损伤裂纹板的效果较好.根据分析结果制备了实验件,进行了单向静拉伸实验,修补实验件的破坏强度比未修补实验件提高了10.1%.
关键词:
复合材料
,
胶接修补
,
单向拉伸
,
补片参数
,
应力集中系数
,
挠度
牛勇
,
李旭东
,
穆志韬
,
郝建滨
机械工程材料
doi:10.11973/jxgccl201609009
为研究残余热应力对复合材料双面胶接修复损伤金属结构疲劳寿命的影响，利用T300/E51复合材料补片对含中心裂纹的 LY12CZ 铝合金板进行双面胶接修复，研究了修复结构的疲劳寿命，并通过断口分析反推出了疲劳裂纹的扩展情况；利用 Abaqus 软件建立了考虑残余热应力的修复结构的三维有限元模型，分别计算了应力强度因子随裂纹长度的变化关系，并利用二次多项式拟合得到了应力强度因子幅值与裂纹长度的关系式；最后，利用 Pairs 公式材料常数修正法，对修复结构的疲劳寿命进行了预测.结果表明：在相同的疲劳载荷条件下，裂纹板修复结构的疲劳寿命约为未修复裂纹板的23倍；残余热应力会增加裂纹尖端的应力强度因子；有限元模拟的裂纹板修复结构的疲劳寿命与试验结果吻合较好，相对误差为3．7％.
关键词:
复合材料
,
胶接修复
,
铝合金
,
残余热应力
,
疲劳寿命
郝建滨
,
穆志韬
,
李旭东
玻璃钢/复合材料
针对复合材料胶接修补结构,基于TOM理论,提出了一种改进的Rose L R F胶层剪应力分析方法.该方法考虑了金属母板厚度方向上的剪切应力变化,认为剪应力沿厚度方向呈线性变化,并通过有限元数值方法进行了验证,分析了不同厚度的金属裂纹板组成的修补结构中的胶层剪应力.结果表明,当金属板厚度较薄(板厚与板长之比小于0.1)时,该方法得到的剪应力比Rose L R F给出的结果更接近于有限元解.
关键词:
复合材料修补
,
金属裂纹板
,
胶层
,
应力分析
郝建滨
,
李旭东
,
穆志韬
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150706.002
金属裂纹板经复合材料补片胶接修补后,其结构强度明显提高,但裂纹板中的裂纹会导致严重的应力集中现象,并易产生塑性变形,呈现强烈的材料物理非线性特性,需要采用弹塑性力学原理,进行复合材料胶接修复结构的静强度预测.为此,考虑金属板材料的非线性特性,建立了金属裂纹板复合材料胶接修补结构的弹塑性有限元模型,并通过试验验证了模型的有效性.在此基础上,提出了基于裂纹尖端的张开位移(COD)判据的拉伸强度预测方法,分析了修复结构的塑性应变、COD以及静拉伸强度.结果表明:相对于应力强度因子K判据,COD判据能更有效地预测修复试件的静拉伸强度.
关键词:
裂纹板
,
复合材料胶接
,
弹塑性变形
,
张开位移
,
有限元模拟
