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本文设计了一种用于回路热管(LHP:loop heat pipe)的圆盘式蒸发器,并利用ANSYS仿真软件创建三维模型,对其进行了受力分析,结果显示应力和应变分布均匀,没有明显的应力、应变集中现象发生;另外,利用FLUENT软件对蒸发器启动预热阶段进行了瞬态热分析,得到了其温度分布,结果表明,本蒸发器可以有效地降低背向导热现象,这对以后实验工作有重要的指导意义.

关键词: LHP , 圆盘式蒸发器 , 强度分析 , 热分析

6016与H70板的冲压变形连接过程及剥离强度分析

温彤 , 张文城 , 陈世

材料科学与工艺

对6016与H70板的冲压变形连接和剥离过程进行了物理实验和连续数值模拟，分析了不同模具与工艺参数对连接点颈部厚度、互锁及金属流动的影响。研究表明：随着凸模圆角半径（Rp）增大，颈厚值（Tn）增大，互锁值（Tu）减小；凹模深度（ Hd ）增大，Tn 减小、Tu 增加。底部厚度X取决于凸模下压量，过大底部材料流动不到位影响互锁，过小则底部太薄，推荐X取总板厚的25％。采用L型试样测剥离抗拉强度时应考虑加载力臂的影响。利用数值模拟可以预测连接强度，并为工艺与模具设计提供有效指导。

关键词: 冲压变形连接 , 强度分析 , 几何参数 , 数值模拟 , 实验

储能钠硫电池β″－Al2 O3陶瓷管强度分析

张建平 , 刘宇 , 张凯歌 , 朱翔宇 , 祝铭

材料科学与工艺

针对储能钠硫电池中核心结构部件β″－Al2 O3陶瓷管容易失效的问题，利用柱壳理论建立陶瓷管数学模型，采用ANSYS软件进行实体建模与数值模拟，并给出了陶瓷管壁厚、直径、长度与其机械强度的定量关系。结果表明：陶瓷管最大应力发生于根部，最大应力随壁厚的减小而增大，随直径的增大而增大，但与长度基本无关，陶瓷管关于壁厚和直径临界曲线基本呈线性关系，这为陶瓷管机械强度的优化设计提供量化依据。

关键词: 钠硫电池 , 陶瓷管 , 强度分析 , 最大应力 , 临界曲线

复合材料加筋壁板有限元建模与强度分析

马佳 , 刘峰 , 张春 , 张成雷 , 唐庆如

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2014.05.006

运用基于工艺的“laminate modeler”模块创建了复合材料铺层和加筋层合板的三维有限元模型.介绍了一种体单元与壳单元节点融合的方法.以不同的相对节点间距对加筋层合板模型进行了有限元网格划分,采用结构最大Von Mises应力作为标准进行了收敛性分析,得到了一个可适用于其他类似加筋板模型网格创建的合理相对节点间距值1/72.应力计算表明,集中载荷作用下复合材料加筋壁板的初始损伤发生于第八铺层材料主方向的2方向,损伤模式为基体拉伸开裂.发生初始损伤时加筋板结构的极限载荷为75 N.应力集中区较小,且主要分布于载荷作用点附近.集中载荷作用下加筋板的承载效率较低.

关键词: 复合材料 , 加筋壁板 , 有限元 , 建模 , 强度分析

CFRP双剪单钉连接接头强度分析

崔海涛 , 温卫东

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2004.04.011

双剪连接接头是复合材料结构连接设计的主要环节.针对T300/KH304复合材料层合板的双剪连接形式,分析了单钉连接情况下的接头强度,并采用Yamada-Sun准则预测了该层合板结构双剪连接接头的破坏载荷.结果表明:该接头的破坏模式主要呈现为挤压破坏;Yamada-Sun准则可以较好地预测该结构的破坏载荷;所预测的接头的破坏载荷及破坏模式,试验结果与数值分析结果比较一致.

关键词: 复合材料层合板 , 双剪连接接头 , 强度分析 , 有限元法

含金属预埋件碳纤维层合板在单向拉伸载荷作用下的强度分析

刘峰 , 张成雷

宇航材料工艺

基于工程中金属预埋件在复合材料层合板中的应用情况,建立了含圆柱形金属预埋件和含阶梯形金属预埋件碳纤维/环氧树脂层合板的三维分析模型.层合板中的单层板简化为三维正交各向异性材料.采用有限元方法对单向拉伸载荷下含金属预埋件层合板进行了应力分析,给出了单层板各主方向应力分布和金属预埋件的VON MISES应力分布.基于复合材料单层板的最大应力强度准则给出了两种分析模型的极限载荷.分析结果表明,两种预埋件层合板模型的首次破坏均发生在90°铺层,破坏模式均为树脂基体拉伸断裂.圆柱形预埋件层合板的损伤位于中心孔边约12点钟位置,阶梯形预埋件层合板的损伤位于铺层与金属预埋件台阶面边缘约6点钟位置.由于不连续纤维含量较大,阶梯形预埋件的极限载荷比圆柱形预埋件小18.03％.

关键词: 碳纤维 , 复合材料 , 层合板 , 金属预埋件 , 强度分析

超轻复合材料机翼模型优化设计与制造

陈向明 , 胡江波 , 邢灵格 , 杨宇

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2010.z1.033

根据SAMPE CHINA 2009超轻复合材料机翼设计大赛要求,在既定结构外形下,建立有限元模型.采用Hashin复合材料失效判据以及通过折减压缩强度来考虑屈曲行为的方法对在三点弯曲加载情况下机翼模型的损伤区域、破坏模式及破坏强度进行数值模拟分析.通过基于COMPASS的铺层优化设计确定了最优结构.最后利用先进的制作工艺加工出了反映结构特点的机翼模型,并在比赛中胜出.

关键词: 超轻复合材料机翼 , 强度分析 , 铺层优化 , 制作工艺

板锥网壳结构复合材料层合板的强度分析

王凡 , 王星 , 蔡思远

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2010.05.004

板锥网壳结构是一种受力性能合理、技术经济效益良好的新型空间结构形式.本文结合复合材料力学理论和复合材料结构力学(板壳理论),采用组合结构有限元对复合材料层合板自身的强度和主要影响因素进行全面和深入的研究,研究复合材料板锥网壳结构的受力性能,为复合材料板锥网壳结构设计和层合板铺层设计提供理论上的依据,得出了可应用于工程实践的重要结论.

关键词: 板锥网壳结构 , 复合材料层合板 , 强度分析 , 板壳理论

法向载荷下含金属预埋件碳纤维层合板强度分析

刘峰 , 张中波 , 张成雷

玻璃钢/复合材料

建立了含圆柱形金属预埋件和阶梯形金属预埋件碳纤维/环氧树脂层合板的三维分析模型,单层板简化为三维正交各向异性材料.采用有限元方法对法向载荷下含金属预埋件四边简支层合板进行了应力分析,给出了发生初始损伤单层板各材料主方向应力分布和金属预埋件的VON MISES应力分布.基于复合材料单层板的最大应力强度准则给出了两种分析模型的极限载荷.分析结果表明,含圆柱形预埋件层合板初始损伤发生在45°铺层靠近孔边的2点钟方位,破坏模式为基体剪切破坏;含阶梯型预埋件层合板初始损伤发生在-45°铺层靠近孔边的10点钟方位,破坏模式为基体拉伸破坏.法向载荷作用下,阶梯型预埋件结构比圆柱形预埋件结构具有更大的传力面积,大部分纤维处于适宜的受拉状态,其极限载荷比圆柱形预埋件结构提高了40.36％.

关键词: 碳纤维 , 复合材料 , 层合板 , 金属预埋件 , 强度分析