混杂纤维缠绕壳体结构分析与设计

讨论了固体火箭发动机壳体的混杂纤维缠绕问题。给出了混杂纤维缠绕层厚度比的确定方法。以网格理论为基础，得到了混杂纤维缠绕圆筒壁厚和爆破压强的计算方法以及混杂纤维缠绕封头的分析方法。算例表明，给出的设计计算方法可用于混杂纤维缠绕壳体的初步设计。     

复合材料弯管缠绕线型设计

结合弯管连接方式，根据微分几何建立了弯管及其连接段稳定缠绕方程，给出了弯管及其连接段测地线缠绕和非测地线缠绕的解；结合弯管的结构特性，讨论了连接段的参数匹配关系、弯管段及其连接段最小缠绕角的确定、以及弯管部分工艺线型与结构线型间的关系。最后在理论解的基础上，利用Matlab语言对缠绕线型进行计算分析。经过计算比较发现，纤维在弯管段仅按测地线、半测地线缠绕时，所得弯管不能同时满足等强度要求。为避免出现纤维在芯模表面出现“架空”现象，文中给出了弯管及其连接段的最小缠绕角。     

纤维缠绕压力容器的弹性系数计算

一、引言对纤维缠绕压力容器进行应力分析和强度计算,必须知道容体壳体材料的弹性系数(即材料的弹性模量、剪切模量和泊松比)。对于金属壳体,其材料各向同性,弹性系数是容易测得的。对于纤维缠绕压力容器壳体,其弹性系数要由纤维和基体的材料特性及所占百分率、纤维缠绕角、以及制造工艺等因素决定,并具有正交各向异性的特点。为了确定这些系     

紫外辅助缠绕玻璃纤维增强树脂基复合材料的制备和力学性能研究（英文）

本文研究了紫外辅助固化玻璃纤维增强复合材料缠绕成型环形构件的制备过程和力学性能。基于光线追踪法量化了树脂浇注体中的紫外穿透能力,并制备了紫外辅助固化的光-热双重固化典型样件,研究了缠绕速度和热固化引发剂的浓度对缠绕制件的纤维体积分数和力学性能的影响。纤维体积分数和构件的失效分析分别采用图像法、力学性能测试和扫描电镜测试。光线追踪结果表明:紫外光能够穿透一层纤维束的厚度且背光面透过的紫外能量足以快速引发固化;试验结果表明:本文制备的紫外辅助固化复合材料环形样件与热固化试件相比均能满足飞轮转子对性能的要求。     

M46J高模量碳纤维预浸QY8911纤维束性能研究

以航空发动机应用为背景，研究了M46J／QY8911缠绕复合材料的预浸纱制备方法及性能，根据M46J特性，对现有的GB3326中纤维束力学性能测试试样的加强方式进行了改进，制作了M46J浸渍QY8911树脂的纤维束试样并测试其力学性能，同时与M46J浸渍环氧树脂的纤维束的力学性能进行比较，研究表明，不同树脂特性，不同固化工艺以及制造中所施加的张力都会影响到纤维束的纤维利用率。     

耦合效应对复合材料圆锥壳稳定性的影响

本文以Donnell扁壳型理论为基础,采用混合型理论,应用能量变分法分析了在均匀分布外压作用下连续纤维缠绕复合材料截頂圆锥壳体的稳定性问题,重点分析了拉扭、弯扭等耦合效应对临界外压的影响,得到了临界外压的近似表达式.数值结果表明,在考虑了这些耦合效应的影响后,临界外压值有所降低,且更接近实验结果.     

约束状态对纤维缠绕复合材料圆柱网格结构稳定性的影响

利用有限元法对纤维缠绕复合材料圆柱网格结构的稳定性进行了分析,结合ANSYS二次开发语言APDL (ANSYS Parametric Design Language)编写了圆柱网格结构优化设计程序.利用该程序研究了底部固定,顶部自由或径向固定两种约束状态下,网格结构载荷质量比随缠绕角度、筋截面高宽比、环筋条数以及纵筋对...     

三维编织复合材料圆管轴向压缩性能及破坏机理

通过真空辅助树脂传递模塑成型技术，制备了三维多层缠绕编织、三维五向面芯编织和三维七向编织3种不同三维编织复合材料圆管。系统分析了三维编织复合材料圆管的纱线轨迹，分别开展了准静态轴向压缩试验，研究了不同编织工艺对三维编织复合材料圆管的压缩承载、破坏模式及吸能性能的影响。结果表明：不同编织结构圆管的轴向承载能力和破坏机制存在显著差异。三维多层缠绕编织圆管的环向纱体积含量较高，能有效承担轴向载荷，其轴向承载能力明显高于其余两类编织圆管。但由于纤维间载荷传递性能较弱，易发生脆性破坏，导致吸能效果最差。而三维五向面芯编织和三维七向编织圆管具有紧密交织的纱线结构，径向编织纱能有效限制剪切裂纹扩展，从而引发渐进稳定的开花式破坏，此类破坏具有较好的吸能特性。三维五向面芯编织圆管纤维断裂更加充分，吸能效果最为优异。     

弯管制造过程中三坐标纤维缠绕机运动分析

在确定弯管及其连接段稳定缠绕线型分布的基础上，利用绕丝嘴与芯模之间相对运动关系，建立纱线的悬纱方程，可进一步解出缠绕机运动轨迹方程。文中研究绕丝嘴作平动时缠绕机的三坐标运动方程，即绕丝嘴的平动方程和芯模转角方程，为计算机控制纤维缠绕机奠定了基础。     

密肋加劲圆筒壳轴压稳定性分析

1935年Taylor在文中对各向异性壳进行了探讨,后来在文和中,从各个方面对各向异性壳进行了研究。本文利用线性理论,导出各向异性筒壳Donnell型方程的特征方程,用多元函数求极值的法则,导出轴压稳定性临界载荷,极小值存在的充要条件。若极小值存在,此值就是临界值;若不存在极小值时,临界值(最小值)必然落在允许区域内的某一界面上。这一法则,对纤维缠绕的复合材料,夹层结构等各向异性结     

基于Lamb波与时频分析的复合材料结构损伤监测和识别

采用将Lamb波和时频分析相结合的方法,对碳纤维增强复合材料层板结构进行在线的连续监测。首先研究Lamb波在复合材料层板结构中的传播问题,利用Mindlin板理论建立了低阶反对称Lamb波在各向异性复合材料层板中随传播角变化的频散关系;然后用小波变换对由压电传感元件激励和接收的Lamb波信号在时频域进行分析,提取特征信息,测量出Lamb波在结构中实际传播的飞行时间和群速度,并与理论结果相比较;在此基础上结合理论与实际量测信息,考虑各向异性对Lamb波速度的影响,使用遗传算法确定损伤位置,并估算损伤尺寸。实验研究表明了本文方法的可应用性和有效性。     

复合材料夹层壳的一致有效大挠度理论

复合材料夹层壳是航空航天领域中重要的结构,但它的理论特别是非线性理论还需要进一步发展,才能满足工程应用的要求。本文根据能量误差一致原则和量阶分析方法,利用Lagrange描述法首先得到复合材料夹层壳的一致有效Green应变张量,协调方程和第二Piola-Kirchhoff应力张量。据此和几个基本假设进一步获得了复合材料夹层壳的内力、内力矩的本构方程。应变能密度函数和位能泛函。再利用最小位能原理,得到了平衡方程和边界条件。这些方程在小应变,中/小转动一阶近似的意义上是一致有效的。 根据Koiter伪扁壳概念,对已获得的方程作进一步的近似处理和推导,本文最后获得复合材料夹层伪扁壳的Donnell型方程。     

Mechanical Behavior of Plastic Pipe Reinforced by Cross-Winding Steel Wire Subject to Foundation Settlement

Plastic pipe reinforced by cross helically wound steel wires(PSP)is a new plastic-matrix steel composite pipe developed in China.To investigate the stress of PSP under foundation settlement,a finite element model(FEM)is proposed.The stresses and strains of PSP are obtained by the FEM analysis.The mechanic behavior of PSP subject to a foundation settlement is analyzed.Finally,the influence factor analysis of settlement deformation,such as settlement depth,overlying soil depth,diameter of PSP and inner pressure of PSP,are discussed.     

复合材料结构灰色可靠性分析与设计

本文在蔡-希尔失效判据的基础上，结合可靠性分析与灰色系统理论，对复合材料结构，进行灰色可靠性分析与设计，有其实用价值。     

层合板热应力分析的辛正交解析法

基于一阶层合板理论，建立了以空间方向为模拟方向的层合板热应力分析的Hamilton正则方程、这样就突破了欧氏空间的限制，将其导入辛几何数学框架下，采用共轭辛正交方法给出层合板热应力分析的精确解。     

矩形橡胶复合材料层合板的大变形研究

本文应用Ｋｉｒｃｈｈｏｆｆ假设和ＶｏｎＫａｒｍａｎ理论对正交各向异性的矩形橡胶复合材料层合板进行了几何非线性分析。与线性结果相比,大变形理论所得结果更具准确性。     

DLC涂层硬质合金微钻的制备及其切削性能

在硬质合金微型刀具加工高硅铝合金等难加工材料时,通过采用改进的热丝CVD装置开展了DLC涂层硬质合金微钻制备工艺优化,得到了最优沉积工艺,并配合高速加工高硅铝合金(Si15%)材料微小孔钻削性能对比试验,分析了刀具的磨损机理.结果表明:两步预处理方法适合复杂形状硬质合金衬底的预处理方法.钻削高硅铝合金时,DLC涂层具有低摩擦系数和高耐磨损特性,同等切削条件下,涂层微钻的切削寿命比未涂层硬质合金微钻提高了10倍.     

考虑了横向剪切的复合材料层合圆柱壳的Karman-Donnell方程

本文从Reissner理论出发,推导了考虑横向剪切的复合材料层合圆柱壳的Karman-Donnell大挠度方程。     

全复材机翼桁条的结构布局和尺寸对刚度的影响分析

利用薄壁结构力学剖面计算的理论,通过计算获得全复合材料机翼的扭转和弯曲刚度及刚心位置,并进一步研究了桁条的结构布局对机翼整体结构刚度的影响。结果表明:机翼的剖面刚度随桁条的尺寸和分布的变化而改变,桁条最佳间距为130~150mm。该内容的研究为复合材料飞机机翼结构设计和气动弹性分析提供了重要依据。