固体发动机结构安全系数与可靠度

对应力－强度型的结构可靠问题，只要适应应力和强度的变差系数，就可由安全系数确定结构可靠度，或由结构可靠度确定安全系数。     

复合材料结构强度的几个问题

本文从工程实际观点出发,考虑复合材料结构的特点、复合材料结构和金属结构之间的差异,讨论几个实际问题:复合材料结构的一种可能的铺层设计方案;复合材料结构的统计分析与可靠性设计;强加筋件加强的加劲圆柱壳稳定性;强度准则与断裂准则。给出几个有益的建议。为了加快工程应用步伐,应该紧紧围绕设计工程问题,以板、壳正交异性问题为主,开展工程性的理论和实验研究,特别要注意力学性能和较大模型件的实验研究。为减少结构初应力,应尽量采用对称铺层设计。     

二维编织C／SiC复合材料高温拉伸性能研究

对二维编织C／SiC复合材料在1300℃高温氩气、湿氧环境下拉伸性能进行了实验,结合断口观察分析了其在拉伸载荷下的损伤和破坏机理。试验结果表明,二维编织C／SiC复合材料在高温氩气、湿氧环境下表现为非线性特征,通过对比发现,由于氧化作用,高温氩气环境下拉伸强度、破坏应变和比例极限均高于高温湿氧环境。断口观察表明,基体开裂、层间分层以及纤维和纤维束的断裂拔出是材料拉伸破坏的主要形式。     

损伤金属结构的复合材料胶接修补实验研究

采用复合材料补片对损伤的金属飞机结构进行胶接修修亘，可以经济而有铲地恢复结构的承载能力和延长结构的使用寿命，通过金属材料裂纹板胶接修补前后的静强度和疲劳寿命对比,验证了这种修补方法的可行性和有效性，。实验结果表明；裂纹板经复合材料补片胶接修补后，其静强度和疲劳寿命均有显著的提高，并且增加补片的宽度或者减小补片的长度，都可以提高结构的修补效果。     

C/E复合材料网格加劲壳临界外压计算的实验验证

本文给出了C/E复合材料三角形网格加劲壳几个临界外压试验结果,并与理论计算结果作了比较。比较表明:作者为复合材料网格加劲壳提供的临界外压计算公式是可用的。最后根据本文给出的少量临界外压试验结果,为复合材料网格加劲壳临界外压设计计算提供了试验修正系数的初步值。     

贴片云纹干涉法测定表面裂纹复合材料层板的面内位移场

本文运用光测力学新方法——贴片云纹干涉法测定了含非穿透表面裂纹的C/E复合材料层板的面内位移场,并与有限元计算进行了比较,结果表明实验条纹与计算等值条纹在图样形状和量值上均具有良好的一致性。为定量分析研究复合材料缺陷问题提供了一条新的途径。     

低速冲击复合材料层合板的机械修补参数研究

对于铺层材料为T300/双马树脂的复合材料层合板,研究了低速冲击损伤条件下机械修补的影响因素。考虑机械修补填充效应和装配干涉量、螺栓预紧力、界面摩擦力对修补强度的影响,针对低速冲击复合材料层合板的机械修补,建立了三维的有限元模型,有限元计算结果与实验结果吻合良好,从而机械修补模型是有效的。进一步有限元计算分析表明:1)金属填充装配的干涉量存在最优值;2)摩擦系数的增大可有效地提高修补结构压缩破坏强度;3)较大模量比修补结构的强度较小;4)存在最优的螺栓拧紧力矩,在此拧紧力矩下修补件的修补强度最高。     

三向碳/碳复合材料强度准则的改进

本文首先对各向异性材料强度理论进行了简要回顾。接着为建立3DC/C材料的强度准则方程提出了改进。它是以Tsai-Wu理论为基础,利用文献提供的3DC/C材料强度性能数据,采用多种应力状态实验数据最佳拟合的思想来确定强度准则方程中各项系数。因此,本文为3DC/C材料建立的强度准则比现有强度准则有所改进,工程使用也比较简便。     

航天器结构可靠性安全系数设计方法研究

火箭、导弹等航天器结构安全系数是强度设计考虑的关键参数,是设计载荷与使用载荷的比值,通常考虑材料性能散差、载荷计算偏差、结构零部件的制造工艺水平和稳定性等。目前航天器结构强度校核基本沿用传统的确定性安全系数方法,这种方法简单、可靠,但是随着航天器总体设计技术的发展和国际商业航天市场竞争的白热化,结构减重需求日趋增强,对安全系数进行精细化设计成为了一个重要的研究课题。基于此,本文开展了基于结构可靠性的航天器结构安全系数设计方法研究,给出了基于应力强度干涉模型的可靠性安全系数设计方法和设计流程,提出了基于总体偏差概率设计的航天器飞行载荷变差系数确定方法,给出了基于试验和数值仿真的导弹强度变差系数工程设计方法,可实现航天器结构安全系数精细化设计、结构减重,对提升航天器总体性能和运载能力具有重要的意义。     

板架式卫星方圆过渡结构设计与静力试验验证

板架式卫星主承力板的接口为方形接口,而运载火箭提供的星箭接口通常为圆形接口。为了实现星箭之间载荷的顺利传递,必须设计方圆过渡结构。在卫星发射过程中,方圆过渡结构承载了运载火箭传递给卫星的合力,因而方圆过渡结构受力很大。方圆过渡结构由于接口的限制,必须设计成异形曲面,在结构轻量化设计的要求下,其强度和稳定性是设计的关键。文章介绍了某板架式卫星方圆过渡结构的设计、分析与试验。该结构是应用国产碳纤维研制的薄壁结构,应用复合材料帽型梁加强的方法解决了该薄壁结构受压屈曲失稳的问题,通过静力试验对该结构承载能力进行了验证。分析及试验结果表明,应用复合材料帽型梁加强的方法能较好的解决方圆过渡结构的强度、刚度及稳定性问题。     

结构变差系数简化计算

结构变差系数C_(Vs)为结构可靠性设计的重要参数之一。本文探讨了从结构元件变差求出组合部件变差系数的简化方法,对宇航结构中常用的加劲结构、光筒壳的变差系数作了实例计算并与试验结果进行了比较,表明这种简化计算方法比较经济、简便可行;在有条件时,如与Monte Carlo计算机模拟方法结合比较,则有助于从不同角度求得更接近实际的变差系数值。     

碳纤维增强复合材料层板机械连接的拉脱强度

讨论了复合材料叠层板机械连接的拉脱强度的定义与测定方法，并对T300／648复合材料层板机械连接接头的拉脱强度及吸湿量对强度的影响进行了实验研究，初步分析了拉脱破坏的机理。     

陶瓷基复合材料氧化行为与剩余强度数值分析

陶瓷基复合材料是当前高速飞行器热结构最广泛使用的材料之一,但在高温环境下长时间使用中面临着不可避免的氧化损伤问题.本文以C/SiC复合材料为对象,基于失重率-时间关系曲线,建立了包含温度和应力影响的氧化扩展速率模型,并提出了一种氧化损伤的刚度退化准则和剩余强度模型.通过编写UMAT子程序,在Abaqus软件框架下实现了...     

复合材料单向板的统计强度准则

本文提出的统计强度准则指出,复合材料单向板在复杂,应力状态下存在一定的破坏概率,而不是绝然的安全或破坏,其破坏规律可以应用等效概率曲线来描述;和实验结果的比较也表明,等效概率曲线直观明了地反映出了单向板的破坏规律特征,是描述单向板强度特性的有效工具。     

3D C/C复合材料超高温剪切性能试验研究

C/C复合材料同时结合了纤维增强复合材料高性能、可设计性和碳素材料优异的高温性能和化学稳定性等优点，广泛地应用于固体火箭发动机喷管、高速飞行器头部与翼前缘等热端部件。怎样正确评价C/C复合材料的超高温力学性能，成为了其能否合理使用的关键因素之一。本文将基于C/C复合材料良好导电特性的试样直接通电加热技术与复合材料双切口压缩剪切试验技术（DNS）相结合，提出了一种可用于温度达3000℃的材料超高温剪切性能试验方法。利用该方法完成了3D C/C复合材料室温～2800℃温度范围的剪切性能试验研究，红外热像仪测试结果显示在试样标距区内温度场分布较均匀，全场应变测试系统测试结果显示在试样标距区内应变分布较均匀，室温下双边切口压缩试验方法与Iosipescu试验方法测试剪切强度具有好的一致性，该方法适用于C/C复合材料超高温剪切性能试验研究。3DC/C复合材料具有显著的剪切非线性，剪切强度在一定温度范围内随温度的升高而增加，在2400℃左右达到最大值，而后随温度增高而降低；材料的主要破坏模式为薄弱面的宏观裂纹扩展、纤维束剪切破坏与拔出。     

混凝土复合材料结构动静态试验

运用混凝土结构知识,通过对工程中几种常用的混凝土复合材料进行静态抗弯、抗压、抗劈拉强度和动态抗疲劳强度对比,实验证明钢丝网混凝土的力学性能最佳,是一种具有良好应用前景的防护抗震复合材料.     

基于新型光纤智能结构的远程监控物联网系统设计

针对现有光纤智能结构自诊断、自修复系统存在的问题,提出并设计了一种基于ARM和GPRS的液芯光纤智能结构的远程监控物联网系统,系统主要包括光源、液芯光纤智能结构、光电检测模块、A/D转换模块、ARM微控制器、GPRS无线通信模块、Internet和监控中心服务器。其中液芯光纤智能结构是由特制的液芯光纤埋入复合材料中构成,采用GPRS无线通信技术,结合以S3C2440为核心处理器的ARM嵌入式技术,同时在监控中心采用自主设计的监控可视化软件直接输出结果,具有直观可靠、控制简单等优点。本文还对液芯光纤智能复合材料结构进行承载实验研究,并采用BP神经网络理论对实验数据进行分析和载荷位置判定,研究结果表明该监控系统性能稳定且效果明显,对复合材料结构载荷位置能够作出准确判断,初步实现了复合材料结构的自诊断。     

基于导波监测的复合材料加筋结构冲击后剩余强度预测

对应用超声导波在线监测信息评估复合材料加筋结构冲击后剩余强度进行了研究。首先针对所监测的对象设计布置了压电传感网络并构建结构健康监测系统,通过局部信号差分系数计算出不同传感路径上的损伤指标,融合损伤概率成像方法识别损伤位置,测算形状因子以近似表征损伤尺寸。然后构建加筋结构有限元模型,由在线监测结果反馈损伤信息,采用软化夹杂法等效冲击损伤,依据复合材料损伤渐进失效分析理论,预测冲击后加筋结构的剩余极限强度。通过低速冲击、超声导波监测和压缩强度等一系列实验验证了所提出方法的有效性,为结构健康监测最高层次的应用提供基础。     

界面韧性对C/SiC材料拉伸强度影响分析

C/SiC复合材料的损伤失效行为与内部微细观组分的原位力学性能的密切相关。本文通过多尺度建模结合渐进损伤分析，研究了微观界面层断裂韧性对C/SiC宏观拉伸强度的影响。微观渐进损伤分析表明不同界面层韧性可以产生两种损伤扩展模式，显著改变纤维束横向拉伸和轴向剪切强度值；基于三维Hashin准则的细观损伤分析进一步表明会对C/SiC的宏观拉伸强度产生8.2%的影响。本文的结果可以为C/SiC复合材料失效分析及优化设计提供支撑。     

具有中间支承对称迭层矩形板的弯曲分析

复合材料以其重量轻,比强度和比刚度高已广泛应用于航空、航天和船舶等各种不同工业中,常用的复合材料板为各向异性板。混合边界条件矩形板为土木、机械工程和工业设计的关键构件。当板的长度远大于宽度时,可沿长度方向的中线加以支承。文中按照适用于任意边界条件和任意载荷各向异性矩形板的一般解析解以及采用配点法来求解具有中间线支承的弯曲问题。同样,文中的方法也可计算具有中间支承各向异性矩形板的振动问题。