复合材料机械连接数值分析研究进展

数值计算方法可以有效解决工程实际中的力学问题,针对复合材料机械连接结构,根据有限元数值分析的一般流程,从力学建模、载荷计算、后处理分析及参数优化几个方面对当前复合材料连接性能方面的数值研究进行了总结,对影响复合材料连接强度的因素进行了归纳,列举了部分采用有限元方法进行湿热环境下的强度、疲劳分析的研究成果,最后对未来复合材料连接力学问题数值研究的方向提出了展望。     

高性能航空复合材料结构的关键力学问题研究进展

复合材料具备基于多种材料有机融合后所产生的“1+1>2”的优势，是实现航空飞行器结构轻量化、功能化与智能化的有效途径。然而，由于复合材料高各向异性、结构多尺度化等方面的特征，导致设计、制造及表征评价等方面都存在诸多问题与挑战。高性能复合材料结构在航空装备中的发展是一个涉及力学、材料、机械、控制等多学科融合的交叉性问题。本文针对其中涉及的若干关键力学问题，重点围绕近年来国内外在航空复合材料结构力学设计与性能评估、功能化设计以及制造工艺力学等3个方面的研究进展进行了概述，并对未来航空复合材料结构在这3方面的发展趋势进行了展望。     

张秋禹 高分子材料专家

多年来,您对高分子复合材料领域进行了深入的研究,请您谈谈近年来的研究成果。张秋禹:近年来,我们课题组主要在微纳米尺度高分子复合材料的结构调控与性能、有序多孔功能高分子材料的结构设计和制备技术、有机无机杂化高分子功能性复合材料研究等领域开展研究。主要的研究成果有:(1)探索新的可控制聚合技术将高分子和     

温度和湿度对碳纤维增强复合材料老化影响研究综述

碳纤维增强复合材料因其良好的力学、物理和化学性能，在多个工业领域获得了广泛应用。在工程应用中，关键结构的服役寿命和性能耐久性是一个不可忽视的问题。碳纤维增强复合材料通常以树脂为基体，而树脂易受环境影响发生老化，对复合材料的性能产生显著影响。本文首先介绍了环境温度对碳纤维增强复合材料性能的影响，并总结了水分扩散理论及常见的复合材料吸湿模型，然后整理了湿热耦合环境对碳纤维增强复合材料性能的影响效应，包括理论分析、试验方法以及有限元仿真等研究手段，最后讨论了碳纤维增强复合材料在湿热老化研究方面存在的问题和挑战，并对可行的研究方向进行了展望。     

章明秋 复合材料专家

据我们了解,您在聚合物复合材料及功能材料领域开展了系统性和创造性的研究。请您介绍一下近年来的主要研究成果。章明秋:近年来,我们课题组主要在非传统型复合材料领域开展研究,包括聚合物基纳米复合材料、植物纤维复合材料、导电复合材料、减摩耐磨复合材料等,利用各种创新的物理、     

纤维增强复合材料层合板分层扩展行为研究进展

纤维增强复合材料层合板在航空航天等领域被广泛应用，分层损伤是层合板主要的损伤形式，一直是复合材料力学研究的焦点问题之一。本文从试验研究、理论分析和数值模拟3个方面对国内外在纤维增强复合材料分层问题所取得的研究成果进行了系统综述，重点介绍了单向复合材料I型、Ⅱ型和I/Ⅱ复合型层间断裂韧性测试方法和原理以及多向层合板分层扩展行为的试验研究。得到了表征和评价分层失效机理和扩展行为的纤维桥接模型、静力分层扩展准则和疲劳分层模型，并详细阐述了采用内聚力模型（CZM）、虚拟裂纹闭合技术（VCCT）和扩展有限元方法（XFEM）等先进数值方法模拟分层扩展的研究现状。最后，对复合材料层合板分层扩展研究的发展方向进行了展望。     

金属基复合材料的蠕变力学研究进展

通过对国内外近10年来在金属基复合材料蠕变力学领域的研究状况的分析，着重从理论、试验和有限元数值模拟三方面评述已经取得的成果和现实需要解决的问题。最后对我国在该领域未来的研究方向和需要开展的工作提出了建议。     

碳纤维复合材料与钛合金结构制孔工艺研究

针对碳纤维复合材料(CFRP)与钛合金夹层结构钻削中存在的问题,进行了系统的工艺研究.主要从钻入侧的选取、钻削参数、制孔中存在的问题以及大直径孔加工工艺等几个方面进行试验研究,结果表明目前的钻削工艺需要改进.提出了适合实际操作的工艺方法,解决了夹层结构制孔中出现的问题,并对钻削刀具进行分析.     

复合材料力学中的光学方法

 本文较为广泛地探讨了光学方法在复合材料力学中的应用。根据几种近代光学方法的各自特点与长处,较全面地、成功地分别应用到复合材料构件的位移、应变和应力测量上。结果表明,光学方法是复合材料力学研究中的一种十分有效的手段,它为许多迄今难以解决的问题提供了可靠而准确的求解方法。     

聚酰亚胺复合材料发动机调节片的研制

对发动机调节片用聚酰亚胺树脂及其复合材料性能、调节片力学仿真设计和装机试车考核三方面进行研究。采用DMA、TGA、流变仪和万能力学试验机等考察了KH308树脂及其复合材料性能,并结合ANSYS力学仿真计算等方法对复合材料调节片进行了结构设计。结果表明KH308树脂熔体最低黏度为14.8 Pa·s,具有良好的成型工艺性;T_g为335℃,T5d为468.8℃,MT300/KH308复合材料具有优良的耐热、抗振动及耐老化性能,可以有效替代钛合金调节片,实现减重52%,各项功能指标均满足设计要求。     

碳纤维复合材料元件静态力学测试技术及实证研究

为了验证高温、中温1和中温2碳纤维复合材料与国外碳纤维复合材料技术指标的差别,最大限度地规避国产复合材料在结构设计和使用过程中的风险,需要从宏观力学的角度,通过进行不同铺层方式的高温、中温1和中温2复合材料元件静态力学试验,对强度和应变测试数据进行比对分析,并在测试方法上有所突破。本文主要通过复合材料元件开孔拉伸试验进行分析,提出了采用引伸计来同步测量开孔拉伸强度对应应变响应的试验方法,在碳纤维复合材料元件静态力学检测中取得了良好的应用效果。     

全封闭中空异型薄壁复合材料结构成型

以某航天器复合材料一体化摇臂为实例,针对其全封闭、非线性、变截面、变壁厚、细长中空的薄壁结构进行成型工艺方案研究。通过以可溶性芯模为铺层芯模,解决了铺层和脱模问题;选用气囊加压方式,解决了加压和成型问题。结果表明：经过4次-65～60 ℃的高低温循环试验,摇臂结构内部无分层、裂纹等缺陷产生;制备的复合材料摇臂顺利通过鉴定级力学试验,力学性能满足设计要求。采用气囊加压和可溶性芯模相结合的工艺方案,实现了低成本、短周期制备航天器复合材料主承力构件的目标,对类似的全封闭异型复合材料结构的研制具有一定借鉴意义。     

非连续增强金属基复合材料的车削加工

本文阐明了研究非连续增强金属基复合材料车削加工的必要性和重要性,综述了非连续增强金属基复合材料车削加工的研究现状,指出了在研究非连续增强金属基复合材料车削加工过程中需要解决的几个问题和这一研究的发展前景。     

复合材料层板损伤力学的实验研究——损伤应变能释放率破坏判据

一、前言 鉴于复合材料层板的结构特点和独特的破坏机理,作者曾经讨论过最近发展起来的固体力学新分支——连续介质损伤力学在复合材料层板中的应用,并指出了损伤力学可能是研究含缺陷复合材料强度的更有效的工具。 从70年代到现在,各向同性损伤理论已经得到了仔细的研究,并在大变形塑性损伤,蠕变损伤和疲劳损伤等方面的应用中取得了初步成功。     

PMR型聚酰亚胺树脂基复合材料研究及应用

对国内外PMR型聚酰亚胺树脂基复合材料的研究现状以及在航空航天等领域的应用进行了总结.简要介绍了国内在改进复合材料成型工艺、提高耐热性和力学性能等方面所取得的研究进展,列举了新型耐高温聚酰亚胺复合材料的流变、力学和物理性能等,并展望了该技术的发展方向和研究重点.     

航空复合材料结构铆接技术综述

当前复合材料已成为飞机结构最主要的材料之一,然而我国复合材料应用与世界先进水平相比还存在一定差距,典型特征是复合材料用量占比较低。和金属结构相比,连接是复合材料结构制造与装配的薄弱环节,复合材料各向异性、脆性等特点决定了其连接面临的问题更复杂。复合材料结构采用铆接对于飞机减重、控制制造成本具有积极作用,但复合材料铆接易产生损伤,限制了其在关键连接部位应用。对航空复合材料结构铆接技术的应用进行了系统介绍,包括铆接工艺及方法、复材铆接结构形式和复材铆接所用紧固件;指出铆接过程中复合材料产生损伤的3个主要方面：制孔过程的损伤,铆接过程复合材料结构表面承受的冲击损伤,以及镦头成形、钉杆膨胀时对复合材料的挤压损伤;重点针对安装过程对复合材料造成的冲击损伤、铆钉膨胀对复合材料造成的挤压损伤进行分析并提出相应的解决措施,主要从减小钉杆膨胀对复材的挤压程度、对复合材料采取保护措施两个方面入手;对比研究结论认为,制定合理的工艺规范、采用先进的铆接工艺方法和重视垫圈的保护作用可以有效抑制复材铆接损伤、提高复材铆接质量。最后,对复合材料铆接技术的发展提出了展望。     

树脂基复合材料热压成型工艺数值模拟研究进展

针对树脂基复合材料热压成型工艺过程,以构件成型所需的温度场和压力场两个影响构件成型质量的主要因素为主线,从有限元数值模拟方面,对树脂基复合材料热压成型工艺的研究现状及存在问题进行了综述。     

连续纤维增强金属基复合材料的研制进展及关键问题

介绍连续纤维增强金属基复合材料的种类及其在航空航天领域的应用情况,并对连续纤维增强金属基复合材料研制过程中的难点和热点问题进行归纳和总结,对关键技术问题提出相应的研究方法和思路。纤维与金属基体间的界面问题是其研究与应用的最主要问题,可以从纤维的表面改性、纤维与基体的相容性和润湿性、界面反应、界面强度等方面入手,结合各种复合材料制备工艺的特点,解决界面薄弱性问题;另外加强复合材料损伤机理的研究,建立其损伤评价体系,可以为其实际应用提供参考依据;先进的加工成型和连接技术,可以降低复合材料零件的制造成本,确保零件质量,是复合材料产业化应用的重要保证。     

铝蜂窝夹芯带铜网复合材料壁板胶接技术研究

针对铝蜂窝夹芯带铜网复合材料壁板胶结过程中遇到的实际问题,主要通过金属与复合材料的混杂成型工艺、蜂窝芯收缩变形控制技术、选择合适的胶粘剂、胶结质量验证等几个方面进行了研究。最终通过可操作性、消除铜网与预浸料织物热膨胀系数不同所带来的影响、防止蜂窝芯收缩工艺、选择合适的胶膜及固化参数的确定4个方面对铝蜂窝夹芯带铜网复合材料壁板胶接技术进行研究,并通过随炉试板的测试和无损检测技术验证了该工艺方法的可行性。     

SiC_p/Al材料力学行为研究的进展

碳化硅颗粒增强铝基复合材料(SiCp/Al)在材料科学和力学领域被关注,也是航天航空、汽车、电子仪表等领域关注较多的潜力材料。本文主要介绍SiCp/Al的增强机理和破坏机制,结合数值计算方法的进展从增强机理、破坏机理、建模方法和本构模型几个方面综述力学研究的若干进展。