基于三角测量和最优化技术的复合材料冲击定位位两步法

为提高复合材料结构冲击定位的精度和实时性,提出了冲击定位两步法.首先运用三角测量技术计算出冲击位置所在的椭圆区域;然后在椭圆区域内,采用有限元法和模态叠加法计算出应变响应的理论模型,以理论估计应变与实际测量应变之间的误差建立优化模型,运用优化求逆技术精确识别出冲击位置.在复合材料层合板上的实验表明,该方法能快速、准确地判定出冲击位置.     

复合材料结构的优化设计

本文提出复合材料结构优化设计的一种新的多级优化设计方法。在系统级优化中用优化准则法得到满足约束要求的最优复合材料迭层板厚度。在元件级优化中用线性规划技术使结构应变能最大,得到最优分层厚度,进一步减轻结构重量。 本文给出算例研究复合材料悬臂盒式梁和翼面结构,在给定外载作用下满足强度要求和挠曲变形规律要求时的优化设计。计算结果表明,本方法计算简便,收敛迅速,具有较高的效率易于工程应用。     

基于HHT技术的复合材料结构损伤定位研究

Hilbert-Huang Transform（HHT）是一种新型的信号处理方法，主要适用于非线性、非平稳信号的分析，其应用已经越来越广泛。现将此方法应用在复合材料板的一维损伤定位实验中。在复合材料板损伤前和损伤后各采集一组信号，对其进行HHT分析。对比分析结果——二者的时间-振幅与时间-频率分布，在图中读出差异，从而定位出损伤的位置。实验结果显示，应用HHT技术可以较好的进行复合材料板上的-维损伤定位。     

复合材料界面裂纹尖端应变能释放率及模态混合度计算

为了准确预测复合材料层合板分层扩展及疲劳损伤,应用改进的虚裂纹闭合技术计算复合材料分层尖端处应变能释放率及模态混合度.首先介绍了改进的虚裂纹闭合技术,然后将其应用到重合网格法中,求得了分层尖端处总应变能释放率,并提取了各模态下的应变能释放率分量.最后利用某界面裂纹模型验证了该方法计算应变能释放率、模态混合度及提取应变能释放率分量的有效性.     

应用ZigBee技术的航天器内部三维空间定位方案

针对航天器内部缺少三维空间定位方案的问题,提出一种应用紫蜂(ZigBee)技术的无线传感器网络定位方案,即通过在航天器内部布置ZigBee无线传感器网络,设置若干数量的参考节点和未知节点,利用参考节点的先验位置信息,以及针对未知节点的测距信息,完成对未知节点的三维空间定位。建立基于参考节点平面的三维空间坐标系,根据到达角度(AOA)计算出未知节点的法向坐标(Z坐标),将未知节点投影至参考节点所在平面(XOY平面),利用三边定位法计算出未知节点在XOY平面的坐标。该方案理论上最少只需要6个参考节点,就可以实现对航天器内部未知节点的定位,并且不需要时间同步,适合于无线传感器网络的低复杂度设计需求;利用到达时间差(TDOA)算法进行AOA计算,通过对参考节点进行分层布局,避免使用复杂的天线阵列技术。仿真验证结果表明:本文方案具有较高的定位精度,同时具有较低的硬件和组网要求,以及较低的计算和通信开销,适合于航天器内部的三维空间定位。     

基于模态柔度的复合材料梁层间损伤识别试验研究

利用复合材料梁的模态柔度曲率改变率(MFCI)来探讨复合材料无损检测方法。采用锤击法测量计算出复合材料梁的前三阶固有频率和加速度幅值,并采用频谱转换法将加速度幅值转换成振型位移幅值,计算出复合材料梁的模态柔度曲率改变率(MFCI)值,进而检测出复合材料梁的损伤位置。以损伤的大小、位置、层为要素制作了4组不同工况的对比试件。实验结果表明,损伤单元MFCI的值5.200 6明显高于各无损伤单元MFCI的平均值0.720 5,并且它所对应的横坐标的值反映出损伤位置,发生突变单元的间距反映出损伤的大小;3个不同层上损伤MFCI的值分别为5.200 6、5.982 8、6.883 0,可间接反映出损伤发生在不同的层间位置上。多损伤的情况下,损伤MFCI的平均值为1.192也能识别出损伤位置,但比单损伤MFCI的平均值5.294小很多,说明复合多损伤互相干扰,消弱了损伤识别的效率。通过实验证明了模态柔度曲率改变率法对判断复合材料梁的层间损伤有显著效果。     

美国在研究新的分层检测方法

美国国家技术系统公司正在研制一种先进的切向照相无损探伤方法来探测复合材料蜂窝结构和固体火箭推进剂中的分层。人们认为该技术比其它检测方法(如:全息照相、染色渗透、X射线和常规干涉测量法)更实用,并且大大提高了检测速度。该公司说,切向照相法尤其适用于探测表面应变和定位大型复合材料表面(如:机翼和机身)分层的位置。在检测B-2隐形轰炸机的蜂窝结构和复合材料结构中正采用与此相似的检测技术。联邦航空局(FAA)已批准采用切向照相法来检测飞机轮胎。     

三、材料工艺研究及应用

用有限单元法计算复合材料结构的材料弹性常数/洪志泉/1983(2),32～38 本文讨论用有限单元法从构件表面二个以上测点测得的应变数据,用以确定复合材料结构的材料弹性常数C_(11)、C_(12)、C_(22)和C_(44)的计算公式和程序框图。复合材料弹性模量有限元法结构分析应变     

复合材料壳体固体发动机药柱工作内压三维结构分析

对复合材料壳体的固体发动机药柱在工作内压作用下的变形和三维应力、应变进行了计算。复合材料壳体简化为正交各向异性结构，确定其弹性材料常数和材料的主轴方向，壳体变形计算和多次水压测试结果基本一致，在此基础上进行了药柱的三维应力、应变分析，为药柱完整性分析提供了参考。     

大型对日定向装置大开口复合材料主承力架传力设计及验证

根据大型对日定向装置的结构特点和受力特性，调整传力结构，充分利用纤维增强复合材料结构的可设计性，开展优化设计。在保证高刚度和轻量化的同时，克服结构大开口带来的承载能力不足，设计出结构质量与承载比仅为5.2%，集舱段和壳体功能于一体的大型对日定向装置复合材料主承力架结构。建立有限元模型，分别采用Tsai-Wu和最大应变2种纤维增强复合材料的强度失效准则，对其进行校核。开展静力试验，采集应变等信息，与有限元仿真分析结果展开对比。结果表明:其整体趋势一致，顺利通过试验考核。     

基于小波包变换及相关系数法的复合材料层合板冲击位置识别研究

复合材料较为广泛应用于航空、航天等工程领域,但对冲击载荷十分敏感。因此,对复合材料结构承受的冲击载荷进行在线监测以及冲击位置的实时识别具有重要意义。文章以复合材料层合板为研究对象,基于两个冲击位置的距离越靠近则接收到信号幅频特性相似度越高的特点,采用FBG光纤光栅传感器,通过小波包变换的方法来提取能量特征向量,同时结合相关系数法来实现复合材料层合板的冲击位置识别。在480 mm×480 mm的复合材料层合板上开展冲击实验,8次实验皆完成了冲击位置识别,其中7个点距离误差为0 mm,实现精准识别,另一个点误差在6%以内。     

金属模板对复合材料层板固化过程中残余应力的影响

采用商业软件对带有铝板的复合材料层板固化全过程残余应力进行数值模拟计算。在固化瞬态温度场模拟中，采用有限差分法考虑固化动力学模型和热一化学模型强耦合的关系。在残余应力数值模拟中，化学收缩引起的应变在每一计算步以初始应变施加在复合材料结构上。基于以上技术，对带有铝合金的复合材料层板的固化全过程残余应力的进行分析，并分析了金属模板在分析中的作用。结果表明：金属模板改变了两种材料残余应力最大值的时刻；由于金属模板约束作用使带有铝板的复合材料层板在固化过程中承受更大的残余应力。     

复合材料壳体固体火箭发动机温度载荷下力学响应分析

基于非线性有限元数值仿真分析方法，使用有限元计算软件ABAQUS，分别建立金属壳体与复合材料壳体两组发动机仿真模型，分析复合材料壳体固体发动机的结构完整性，并研究复合材料壳体的各项参数对于发动机装药和壳体的应力场的影响。分析结果表明:在温度载荷下，选用复合材料壳体的端燃装药固体发动机比选用金属材料壳体的发动机具有更好的结构完整性。随着复合材料壳体厚度的增大，装药的应力、应变值均增大，壳体的应力逐渐减小;随着复合材料壳体弹性模量增大或泊松比减小，装药的应力、应变逐渐减小，而壳体的应力、应变逐渐增大。     

基于数字散斑技术的炭/炭复合材料高温应变测量

主要介绍了炭/炭( C/C)复合材料在高温下(最高至2600℃)利用数字散斑技术进行的应变测量。试样表面喷涂钨粉作为目标散斑。在试验环境箱中将试样升温至试验温度。在拉伸过程中,对C/C复合材料试样及喷涂其上的钨粉散斑进行窄带滤光,并对滤除炭纤维发出光线后的图像进行采集,对图像中的散斑点进行计算区域的选取,通过散斑点的位移来确定试样在散斑喷涂区域内材料的变形,进而得到在2600℃温度条件下试样有效段的应变。测量结果表明,该方法可直观准确地反映出C/C复合材料试样在2600℃应变状态,对于需要测量的关键点可实现重点跟踪,动态测量出该点在任意时刻任意位移的应变。该测试方法精度高,并可应用到不同受力方向的应变测试场合。     

星载合成孔径雷达目标定位研究

系统和深入地研究了星载合成孔径雷达（SAR）对地面目标的定位问题，详细阐述了利用卫星历表和雷达回波数据的距-多普勒参数对目标定位的方法，并用解析法推导出目标相对于星下点位置的计算公式，以及目标的地球经纬坐标公式，并且明确地给出了目标位置的计算程序。在此基础上还完成了关于地面目标定位误差的较完整的分析，导出了一套相应的计算公式，解决了文献中的一些遗留问题。     

复合材料层合板受低速冲击后的力学性能的实验研究

利用落锤装置，对玻纤／环氧和碳纤／环氧两种复合材料层合板进行了低速低能量的冲击实验研究。利用传感器技术记录了落锤冲击试样过程中的速度曲线，计算了冲击动能和材料损伤时的能量吸收，通过数学处理得到了冲击载荷和冲击点位移曲线。测量了层合板受冲击后的剩余弯曲强度和剩余弯曲弹性模量，得出了两种复合材料层合板的能量吸收门槛值。结果表明，碳纤／环氧的能量吸收门榄值比玻纤／环氧低，但是前者有较宽的能量吸收容限。和     

卫星飞轮支架的共固化阻尼减振设计

研究了应用共固化阻尼减振技术抑制某卫星星上飞轮支架的振动响应。共固化阻尼 减振是一种将阻尼层嵌入复合材料铺层中并共固化成型从而提高结构阻尼能力的振动控制技 术。首先,应用复合材料等代设计方法给出了无阻尼支架原型。然后,采用有限元法计算了 原型支架关键模态的应变能分布规律,确定出阻尼材料铺敷位置。参数化研究了阻尼层铺层 位置、阻尼层厚度对共固化阻尼减振效果的影响,确定了阻尼减振设计参数。最后,比较了 共固化阻尼支架与无阻尼支架的随机响应,验证了共固化阻尼减振设计效果。
     

Vectran织物复合材料冲击响应与失效模式分析

文章以Vectran纤维织物与涂覆低温硅胶的Vectran织物复合材料为研究对象,通过低速冲击实验研究了材料的冲击响应与破坏模式,分析了冲击速率、冲头尺寸与冲头形状对材料冲击特性的影响。实验结果表明:Vectran纤维织物冲击破坏模式主要为主纱线的拉伸破坏,以及冲头非接触区域纱线的弹塑性变形与滑移;涂覆硅胶的Vectran织物复合材料冲击破坏模式主要为纤维断裂和拔出;织物复合材料具有明显的应变速率效应。     

含有椭圆孔对称复合材料层板弯曲的应力集中

针对含有椭圆孔无限大对称复合材料层板在弯曲载荷作用下的应力集中问题，利用经典的复合材料层板理论，将对称层板弯曲归结为均匀各项异性薄板弯曲问题来求解，采用各向异性薄板弯曲理论中复势方法，以保角映射技术为工具，得到了其解析解。并详细讨论了椭圆孔或圆孔对单层板和对称层板弯曲应力集中的影响，得到了对工程应用有一定价值的结论。     

准各向同性基层上椭圆形子层的屈曲

通过改进文献[1]中假设的挠度函数,使Rayleigh-Ritz法能用于计算准各向同性基层上任意对称椭圆形子层的临界应变,然后以单向层板为主,探讨了临界应变随基层泊桑比ν,椭圆半轴之比λ,子层角θ和单层铺设角α的变化规律。