许昌
,
许希武
,
李晨
材料科学与工程学报
基于缝合层板单层单胞细观力学模型,研究了单层板在拉、压、剪下的力学特性。根据经典层板理论建立了缝合层板在双轴载荷下的强度模型,并考虑了缝合造成表面层和内部层刚度和强度的差异。通过有限元软件ABAQUS分析了双轴载荷多种工况下缝合层板的损伤演化过程,揭示了缝合层板的失效机理,获得了缝合层板在双轴载荷下的失效包络线以及对应比率载荷下的应力应变曲线。所预测的失效模式和失效强度与实验取得了较好的吻合。通过分析表明缝合层板单层在剪切载荷下表现出一定的非线性特性。多轴多向层板在双轴载荷下表现出较强的耦合性。
关键词:
缝合层板
,
剪切非线性
,
复合材料
,
双轴载荷
,
强度预测
尹斌
,
许希武
,
古兴瑾
材料科学与工程学报
针对复合材料泡沫芯夹层一体化天线结构开展试验研究,对比含天线和不含天线两种结构面内、面外力学性能,试验结果表明:含天线结构强度小于不含天线结构强度.在试验研究的基础上,通过引入针对复合材料层合板的Tsai-Wu张量判据和针对泡沫芯材料的三参数广义强度准则,对含天线和不含天线泡沫芯夹层结构的渐进损伤过程进行数值模拟,并预测了材料的面内压缩强度和面外拉伸强度.数值模拟结果与试验结果吻合良好,证明了模型的合理有效性.同时,研究了层板厚度、层板铺层角和泡沫芯厚度等因素对材料强度的影响规律,为复合材料一体化天线结构的优化设计提供了必要的参考.
关键词:
复合材料
,
泡沫芯夹层结构
,
天线
,
强度预测
,
数值模拟
卢子兴
,
徐强
,
王伯平
,
杨振宇
复合材料学报
基于平纹机织复合材料的细观结构单胞模型，考虑其制备过程中产生的孔隙缺陷为随机分布的特征，通过引入两参数Weibull分布函数，应用Python语言实现了ABAQUS的二次开发，并采用Linde等提出的失效准则，建立了含孔隙缺陷平纹机织复合材料的渐进损伤模型，利用有限元数值方法模拟了其拉伸应力一应变行为，针对该模型，讨论了孔隙缺陷对材料拉伸应力一应变行为的影响，并阐述了该平纹机织复合材料单胞模型在经向拉伸载荷作用下其纤维束的损伤及演化过程。结果表明，该模型给出的数值模拟结果与实验数据吻合较好，证明了模型的有效性，为该类材料的优化设计及其力学性能分析提供了一种有效方法。
关键词:
平纹机织复合材料
,
渐进损伤模型
,
强度预报
,
细观结构
,
有限元法
张芳芳
,
姜文光
,
刘才
,
闫丽娟
复合材料学报
基于区域叠合技术(DST)对编织复合材料渐进损伤过程进行了分析,利用ANSYS参数化设计语言建立了参数化的编织件模型,应用单元切割法在单元边与切割面交点处增加新的节点,将新增节点与该单元部分其他节点重构单元,实现从编织件模型中切割出增强相单胞模型.分别利用Hashin准则与Von Mises准则判断增强相损伤和基体损伤,根据相应损伤模式按修正的Blackketter刚度退化方案对材料刚度进行退化,应用适用于损伤分析的刚度匹配方法,实现区域叠合技术在编织复合材料渐进损伤分析中的应用.提出损伤结果映射方法,实现了基于区域叠合技术所建基体模型的渐进损伤过程的结果显示.数值分析结果发现,区域叠合法分析结果与传统方法分析结果一致,且强度和断裂应变预测结果与试验结果相吻合.
关键词:
区域叠合技术
,
渐进损伤
,
强度预测
,
数值模拟
,
三维编织复合材料
邱睿
,
温卫东
,
崔海涛
复合材料学报
采用经纱矩形截面及纬纱六边形截面假设,将经纱的屈曲轨迹简化为折线形式,建立了2.5维机织复合材料单胞几何模型.以单胞为研究对象,引入改进的三维Hashin失效准则和Mises准则作为组分材料的失效判据,采用不同的刚度退化方式来表征不同的失效模式,建立了基于逐渐损伤理论的强度预测模型.利用有限元分析(FEA)技术,开发了相应的参数化2.5维机织复合材料逐渐损伤分析程序,预测了浅交弯联结构不同机织参数2.5维机织复合材料的拉伸强度,并模拟了经向拉伸和纬向拉伸的损伤扩展过程.与静拉伸试验结果相比,拉伸强度的预测误差在10％以内;模拟的失效模式与试验结果吻合较好.
关键词:
2.5维机织
,
单胞模型
,
逐渐损伤
,
强度预测
,
拉伸特性
石多奇
,
景鑫
,
杨晓光
复合材料学报
发展了一种能够预测三维四向编织陶瓷基复合材料(3D-B-CMCs)拉伸模量与强度以及损伤演化过程的数值计算方法.首先,利用复合圆柱(CCA)和全局载荷分担(GLS)两种模型预测了纤维束的弹性模量和拉伸强度;然后,利用微焦点CT技术建立了能够反映3D-B-CMCs真实编织几何结构的胞元模型;其次,采用Hashin纤维束失效模型以及考虑单元尺寸的各向异性损伤力学本构模型,编制了ABAQUS/UMAT子程序,对3D-B-CMCs材料宏观拉伸的整个过程进行了计算模拟,预测了宏观拉伸应力-应变曲线,并与试验结果相吻合,证明了所建立方法的合理性和UMAT程序的有效性.同时,研究和讨论了拉伸过程中材料内部不同的损伤破坏模式对复合材料整体力学性能的影响,为材料的疲劳和蠕变等力学行为的内部损伤演化提供了依据.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
三维编织
,
本构关系
,
损伤破坏
,
强度预测
李红周
,
丁江平
,
范欣愉
复合材料学报
为了预测非屈曲织物增强复合材料的力学性能，建立了纤维束的正六边形单胞和非屈曲织物复合材料的长方形单胞，并重点推导了正六边单胞的方程边界条件。通过跨尺度逐级计算这两个单胞的有效弹性常数，得到了非屈曲碳纤维织物增强环氧树脂基复合材料的宏观有效弹性性能和强度。对该非屈曲织物复合材料在拉伸载荷下的累计失效进行了有限元损伤分析。结果表明：初始损伤发生在富树脂区或横向纤维束，损伤在富树脂区与横向纤维束内逐步扩展，最后向纵向纤维束扩展并迅速导致整体失效；非屈曲织物增强复合材料的面内拉伸模量的计算预测值非常接近实验值，面内拉伸强度计算值略小于实验值。
关键词:
非屈曲织物复合材料
,
对称单胞
,
跨尺度建模
,
细观力学有限元法
,
有效弹性常数
,
渐进损伤
,
强度预测
张文佳
,
赵志曼
,
全思臣
,
朱伟明
,
姚毅惠
,
郜峰
硅酸盐通报
本文利用工业废弃物磷石膏制备β型磷建筑石膏,并确定了影响β型磷建筑石膏强度的因素及特点,在此基础上,建立了β型磷建筑石膏强度预测的广义回归神经网络(General Regression Neural Network,GRNN)模型,利用实验室中制备β型磷建筑石膏的15组统计数据作为学习样本,通过网络拟合训练和预测分析,得到了较高精度的预测结果,证明了GRNN的非线性映射能力、容错性和自学习性用于β型磷建筑石膏强度预测是非常有效的,避免了大量盲目的配比试验及资源浪费,提高了实验水平和效率.
关键词:
β型磷建筑石膏
,
广义回归神经网络
,
强度预测
