一般强度理论及限制条件与主应力强度理论

本文从一般强度理论出发导出各向异性材料应力形式张量多项式强度理论,根据强度准则的外凸性得到应力二次形式强度准则的强度参数限制条件,并对各种特殊情况进行了讨论。该限制条件既可验证其强度准则的可用性又有助于实验确定基本强度参数。而主应力形式强度准则在应力空间给出一个椭圆型二次曲面如:椭球面,椭圆抛物面,回转抛物面,椭圆柱面或圆柱面等,但主应力空间这些曲面与主应力方向有关。因而得到强度准则在应力空间的几何解释。     

唯象各向异性张量多项式失效准则简短述评

高度评价了Mises(1928)对各向异性体应力张量多项式失效准则,所作的开创性和奠基性的研究;评价了Hill(1948)、(1965)、(1966)、Tsai-wu(1971)和Wu(1973)的贡献。     

石英纤维与碳纤维混杂加筋壁板剪切后屈曲性能研究

针对石英纤维与碳纤维混杂加筋壁板,研究其在剪切载荷作用下的极限承载能力,分析其损伤破坏模式。使用二维Hashin准则和二次名义应力准则作为混杂复合材料加筋壁板的层内和层间失效判据,建立了考虑渐进损伤的剪切破坏分析模型,并在ABAQUS有限元软件平台进行建模与求解。开展了石英纤维与碳纤维混杂加筋壁板剪切试验,测量其破坏载荷,获得其典型破坏模式。仿真结果与试验结果的屈曲载荷和破坏载荷相对误差均在15%以内,破坏模式一致,验证了该建模分析方法的可行性与有效性。     

含孔复合材料层合板轴向拉伸三维有限元渐进失效分析

基于渐进失效分析方法,建立了带孔的三维有限元模型.该模型能有效计算应力集中区和自由边界区的应力以及层间应力,为渐进失效分析提供了可靠的基础.本文采用了修正的三维Hashin准则作为单元失效的判断依据,使用交互式退化模型对失效单元进行材料性能退化;同时研究了材料常数υ23值和刚度缩减系数(SCR)对失效载荷预测结果的影响;实现了失效扩展过程的仿真分析;计算了不同层合板的最终失效载荷,计算值与试验值误差小于10%.     

复合材料开口加筋壁板承载性能分析

为研究复合材料开口加筋壁板承载能力和失效模式,设计实施了壁板压缩试验,并基于复合材料层合板剪切理论和金属塑性硬化理论建立了复合材料开口加筋壁板有限元模型,研究了边界条件对壁板承载能力的影响,提出在加载边施加简支及铰弹簧约束,较好地模拟了壁板压缩失效过程。通过对比发现,压缩试验与仿真计算的失效模式均为壁板中部弯曲,对于开口附近位移结果光测试验和仿真计算误差小于6.3%。采用二维Hashin准则和最大应力准则分别评估了各铺层纤维损伤趋势和桁条塑性特征,并结合承力构件损伤程度分析了开口加筋壁板的压缩破坏机制。     

复合材料层合板结构的广义强度准则

在试验研究的基础上,将复合材料层舍板看作一个"宏观各向异性板",提出了一种基于试验的复合材料层合板结构广义强度准则的二次完备表达式,并分析了表达式中各参数的试验求解方法.对3种典型铺层的层合板进行纵向拉伸、纵向压缩、横向拉伸、横向压缩、面内剪切等简单裁荷以及双向拉伸、拉剪组合(纵向、横向)等组合栽荷试验.给出了不同铺层形式下广义强度准则表达式中各项系数值.采用该强度准则预测复杂应力状态下的破坏应力与试验值吻合较好.     

纤维失效对陶瓷基复合材料准静态加卸载迟滞回线的影响(英文)

采用双参数威布尔模型描述纤维强度分布,结合总体载荷承担准则确定基体裂纹平面处断裂纤维和完好纤维承担载荷。基于卸载/重新加载时纤维相对基体滑移损伤机理,确定了纤维轴向应力分布。采用断裂力学方法确定了界面脱粘长度、卸载界面反向滑移长度和重新加载新界面滑移长度,对比了不同峰值应力下考虑和未考虑纤维失效影响的迟滞回线,分析了纤维特征强度和纤维威布尔模量对纤维失效、迟滞回线形状和面积的影响,预测的迟滞回线与试验数据相吻合。     

复合材料层合板低速冲击损伤的预测模型

在低速冲击载荷作用下,建立了一种适用于铺层总数较多的复合材料层合板的损伤预测模型。采用三维Puck失效准则预测层内纤维与基体的破坏,并获得基体失效时的断裂面角度。根据低速冲击下复合材料层合板的层间分层损伤机理,同时考虑面内横向正应力、厚度方向正应力、层间剪应力和相邻铺层的损伤状态等因素对界面分层的影响,发展了一种新的冲击分层失效准则。为快速有效地预测铺层总数较多的复合材料层合板的冲击损伤,通过对单元积分点处的应变进行线性插值,提出了在单个实体单元内预测多个铺层损伤的数值计算方法。模型成功预测了受冲击层合板具体的失效模式,预测的分层形状和尺寸与试验值吻合较好,并显著减少了有限元模型的规模,表明本文所发展的数值方法对预测复合材料层合板低速冲击损伤的有效性。     

装备可靠性试验寿命评估GERT网络模型

针对装备寿命试验中失效样本量比较小的情形，基于应力冲击思想，提出了一种基于失效选择机制的装备系统可靠性评估定量分析方法。首先引入图示评审技术（Graphic evaluation and review technique, GERT）表征系统的多种工作状态和状态间的传递关系，根据系统结构进行可靠性评估建模。然后基于失效观测数据对元器件的可靠性进行估计，确定可靠性评估GERT网络中的参数。最后依据失效选择机制对网络进行计算，实现系统可靠性的评估。算例研究结果表明了基于失效选择机制的装备可靠性评估GERT模型的有效性。     

几种断裂准则在单向玻璃布/聚酯层压板中的应用

该文采用应力强度因子准则、能量释放率准则、J积分、非线性能量释放率和断裂功,研究了单向玻璃布/聚酯层压板的断裂问题(层压板的铺设方向为90°,±60°,±45°,±30°,0°)。指出了上述几种断裂准则的适用范围及它们之间的关系。     

复合材料单排多钉连接三维累积损伤强度分析

机械连接是复合材料结构的主要连接形式,针对复合材料层合板单排多钉双剪联接接头,建立了静拉伸三维累积损伤模型,考虑了多种最终失效判定准则;考虑了单排钉不同的几何尺寸。结合有限元技术即应力分析、失效判定准则、损伤后材料性能退化及机械连接最终失效准则,对复合材料机械连接接头部位在静载作用下的累积损伤失效过程及各钉孔孔径的变化过程进行模拟分析。用该模型预测的结果与试验结果进行了比较分析,数值分析结果与试验结果比较一致。     

扰动激波冲击界面不稳定性:反射激波效应

通过平面激波绕刚体圆柱的方法形成扰动激波，采用无膜技术形成N₂/SF₆均匀界面，在竖式激波管中开展了扰动激波冲击界面Richtmyer-Meshkov (RM)不稳定性实验研究。针对3种不同的无量纲距离η(圆柱到界面距离与圆柱直径之比)情形，利用高速纹影技术及平面Mie散射技术，获得了反射激波二次冲击作用下的界面演化图像。前期工作(邹立勇等，2017)显示，入射激波冲击后，界面发展为包括中心气腔和两侧台阶的"Λ"形结构。研究结果表明:反射激波二次冲击后，"Λ"形界面首先经历相位反转，然后扰动逐渐发展增强。在η=2.0情形，界面演化为气泡，而当η=3.3和4.0时，在整体的气泡结构之外，界面中心发展为尖钉结构。获得了反射激波作用后的混合区宽度，并与理论模型结果进行了比较。在界面演化线性阶段，Meyer-Blewett(MB)线性模型结果和实验结果吻合较好。在界面演化非线性阶段，Dimonte-Ramaprabhu (DR)模型结果和实验结果吻合较好。特别地，当η=4.0时，理论与实验结果差别最小。     

叶盘结构振动应力数值预测方法研究

给出了叶盘结构振动应力数值预测方法。首先计算了协调叶盘结构在设计转速下、气动力作用下的振动应力,然后根据错频方案,研究了叶盘振动特性,对其振动应力进行预测,并对不同错频方案的计算结果进行了对比分析。认为错频对振动应力的影响正比于其对振动位移(振幅)的影响,可以从系统最大位移的角度来评估叶盘转子失效的风险。     

薄壁结构强刚度可靠性分析

本文提出了一种可模拟飞行器翼面等溥壁结构的强刚度可靠性分析方法。给出了在Mises屈服条件下平面应力元件强、刚度安全裕量方程。讨论了强度失效模式和刚度失效模式的相关性。     

二维电磁衍射场的静场近似

设通过保角变换: ζ=x+jy=Aζ_1+A_1ζ_1~(-1)+A_2ζ_2~(-2)+……使无限长导体柱的正截面外部变成ζ_1平面上的单位园外部。由二维的Helmholtz公式出发,求得当波长远较柱截面尺寸为大的平面电磁波以垂直于柱轴的方向投射时: (1)E_1平行于柱轴,E_1=exp[jb(ycosα-xsinα)],则远区衍射场 (2)H_1平行于柱轴,H_1=exp[jk(ycosα-xsina)],则远区衍射场 其中:S=截面积, u=cosθ+jsinθ=(x+jy/γ), p=2π(∈μ)(1/2)A(e~(jα)A_1-e~(jα)A),p=P_α+jP_y所相应的矢量P=i_xP_x+i_yP_y就是导体柱在入射波的电场下所感应的等效电矩。 在椭柱(长短半径各为a,b)的情形中: A=(a+b)/2,A_1=(a-b)/2,S=πaba=b就是圆柱的情形;b=0就是薄片的情形,利用Babinet原理,可推得平面上无限长开槽的情形——此二情形都已有准确解,与本文结果相比较,当ka→0时,只差高阶无限小。     

一个飞机结构优化设计软件

本文根据有限元分析基础,研究薄壁结构在应力、位移、最小尺寸约束下结构最轻重量的优化设计问题。用Kuhn-Tucker(库恩-塔克)必要条件将多个位移约束简化为单一位移约束(称为最临界位移约束),建立位移约束下的优化设计准则.从而避免大批拉格朗日乘子的计算,并结合满应力优化设计准则,形成了在有效约束界面逐步逼近最优设计点的方法——包络法。用某型飞机后机身一段优化设计作为本文的实际应用,得到令人满意的结果。     

基于动态窗口法的一发失效应急路径规划方法

提出基于动态窗口法的一发失效应急路径规划方法,首先,考虑一发失效规范要求及地形障碍物限制,将三维路径规划问题转化为二维问题,并利用MATLAB求解得到重要障碍物。其次,根据假设,建立平面运动模型及动态窗口参数,引入评价函数求解最优路径。最后,以某机场为实例,对机场三维SRTM高程进行处理分析,并利用MATLAB编程实现动态窗口法生成一发失效应急路径,所得路径与现有程序路径基本一致,验证了该方法的有效性。     

一类可控制的三次参数样条曲线的拐点、奇点的讨论

本文是在文[3]基础上的继续与发展,内容包括: (1)构造了一类三次参数曲线。 (2)证明了一个定理:在非退化的情形下,由曲线方程所确定的平面三次参数样条曲线段:(ⅰ)既没有奇点又没有多余拐点;(ⅱ)没有拐点的充分必要条件是: 1/2<λv_i/(1-λ)<2。     

平方主剪应力屈服准则

对各向同性材料在复杂应力状态下的屈服现象提出一新的物理解释。以菱形十二面体力滑移模型，即三组主剪应力的十二个作用面构成的应力单力体，并考虑到它的两个较小的主剪应力以反静力应力对材料屈服的影响，这一解释可称为平方主剪应力屈服准则。该准则认为当两个较小的主剪应力之平方和达到材料的某一极限值时，材料将开始屈服，而此极限值一般与静水应力成非线性关系。在三维主应力空间中，该准则在π－平面上的极限迹线满足Ｄｒｕｃｋｅｒ公设关于屈服面的外凸性条件，而极限速线的面积比Ｔｒｅｓｃａ屈服准则，Ｍｉｓｅｓ屈服准则和双剪应力屈服准则要大。     

基于连续损伤模型的复合材料波纹梁压溃分析

复合材料的耐撞性受到了广泛重视,而波纹梁因其优异的抗屈曲构型被广泛应用于飞机翼梁和直升机底板等经常发生碰撞的结构中。进行了复合材料波纹梁的屈曲分析,研究了高度对波纹梁破坏模式的影响。建立复合材料波纹梁的连续损伤单波模型,层内基于Hashin判据建立含损伤因子的损伤刚度矩阵,层间根据二次名义应力准则和B-K准则模拟损伤演化,并通过典型复合材料波纹梁压溃试验验证了所建立模型的正确性。基于单波分析模型,通过施加周期性边界条件和反对称边界条件,研究了多波结构的吸能特性。