非对称正交铺层双稳态复合材料的发展与应用

非对称正交铺层使得复合材料层压板产生面内翘曲,脱离铺层平面,并且形成两个稳定存在状态。对于非对称铺层产生的变形,无论是来自物理因素还是化学因素,最初的认识都是固化收缩引发内应力。双稳态复合材料恰恰充分利用了这一点:即利用这种非对称铺层自身两个稳定存在的状态,通过极小的外界能量引发形状的改变,以达到工程应用的要求。本文综述了非对称正交铺层双稳态复合材料在国内外发展与应用的情况,并对其发展趋势进行了展望。     

基于CATIA复合材料铺层设计

复合材料预浸料铺层成型易产生皱褶或凸起,而铺层设计是关键。以飞机双曲面罩类零件为例。运用CATIA复合材料设计方法,先通过对零件进行产品性能分析,确定曲面的不可展性;再对单层曲面进行网格离散化处理,计算出网格曲面模型上各点的高斯曲率,根据曲率最大值所在点确定剪口路径,最终将曲面进行展开;通过模拟铺层成型试验,对展开样板的准确性进行验证,有效地避免了皱褶或凸起的出现。     

升阶谱元素在正交各向异性复合材料剪切板中的应用

本文对近年发展的一种新的有限元元素—升阶谱元素进行了探讨,并把改进过的这种元素具体应用于当代直升机广泛采用的正交各向异性复合材料层合板(厚板)问题,实例表明:采用改进过的升阶谱元素,根据应力梯度的变化来选择元素的阶次是能够收敛于正确解的,从经济角度和实用角度来看,该元素性能比较优越。     

典型复合材料机翼铺层设计分析

利用DASCM程序完成带整体油箱复合材料机翼铺层设计的优选方法、原理和算例。采用了灵敏度分析和导数均匀化两种方法进行复合材料铺层优选设计。优选设计后的复合材料机翼重量仅比金属机翼增重0.84kg,而颤振速度却提高22.6％,满足了设计要求,而且大大加快了设计速度。     

直升机结构复合材料构件的细节设计

本文通过进行直升机的结构复合材料件设计与制造的研究于实践,并消化国外直升机复合材料件的资料,对复合材料铺层设计作重点介绍。主要介绍复合材料结构件在铺层详细设计中应注意和明确的若干技术问题,同时介绍复合材料件的连接设计。这对复合材料件详细设计具有一定的指导作用。     

基于屈曲稳定性的复合材料铺层库优化设计

为了得到能便于复合材料结构优化设计同时满足制造约束的复合材料层压板铺层库,本文提出一种基于屈曲稳定性的复合材料层压板铺层库设计方法。首先,独立设计铺层角度数量表,便于多种铺层比例的快速移植和交叉融合;其次,以四进制方式对铺层顺序编码,遍寻满足约束要求的铺层顺序,确定核心铺层组范围,设计稳定性综合评价指标,优化核心铺层组铺层顺序,基于核心层组边界向上和向下逐层扩展,合并得到整个设计空间的复合材料层压板铺层库;最后,分析层压板折算刚度系数推导结果,给出铺层库均匀性调整方法。与手动调试铺层库相比,通过本文方法设计的铺层库临界失稳应力普遍提高10%以上,均匀性调整后的临界失稳应力依然提高5%以上。     

机身上壁板复合材料蒙皮数字化成型工艺

为解决树脂基复合材料复杂结构件工艺难以实现问题,采用三维工艺模型设计、铺层工艺仿真、铺层样片排版与数控下料、激光投影铺层定位等数字化技术,不但从根本上改变了传统的复合材料构件生产方式,解决了工艺技术难题,而且在缩短研制周期、提高产品质量,降低研制成本等方面都取得了显著的应用效果。     

复合材料主轴设计及应用进展

航空发动机复合材料主轴工作环境复杂,承受多种载荷,了解不同辅层对其力学性能的影响可以为开展复合材料主轴方案设计提供借鉴。综述了国内外在复合材料轴方面的研究进展及应用情况,分析了不同铺层设计对复合材料轴的疲劳载荷、损伤以及振动的影响。在总结复合材料轴设计一般原则的基础上,提出了后续开展航空发动机复合材料主轴设计时的研究工作建议。     

复合材料锥壳0°铺层的自动铺放成型方法研究

研究了一种基于自动铺带技术的复合材料锥壳0°铺层成型方法:根据锥壳构件尺寸将等宽预浸带数控分切成预定尺寸的直角梯形预浸带片,按特定方式铺放到锥壳表面并使每两片拼成一个等腰梯形单元,多个等腰梯单元形构成锥壳的0°铺层;并针对这种成型方法设计了一种实现锥壳0°铺层自动成型的装置.采用该方法及其设备可以实现锥壳0°铺层的自动化制造,提高成型效率、降低废料率、稳定工艺质量,降低装备制造成本.     

CJ828复合材料水平尾翼结构初步设计与分析

根据大型宽体客机的特点,结合飞机结构设计特别是复合材料结构设计的原则,运用现代飞机设计理论分析,对大型双通道宽体客机的水平尾翼进行了初步设计.首先确定了水平尾翼的主要主承力结构的布置形式,其次计算了水平尾翼在飞行过程中的载荷情况,进行合理选材,根据各结构元的受力特点确定细节尺寸和铺层形式.在CATIA软件中创建三维模型,在MSC.Patran/Nastran中进行有限元静强度校核,并进行了受力翼盒蒙皮铺层的优化,得到的结果满足预期设计许用值目标,并实现了等强度设计.     

基于复合材料机翼刚度的铺层自由尺寸优化分析

复合材料层合板的优化设计对于提高飞机结构承载能力具有巨大的潜在意义,自由单元尺寸优化技术是对复杂的复合材料结构进行优化的有效方法。本文从复合材料机翼翼盒的翼尖刚度控制出发,对机翼壁板铺层进行了自由尺寸优化设计分析。研究表明：在给定的机翼翼尖变形约束下,自由单元尺寸优化方法能够快速准确地设计机翼翼盒的复合材料铺层比例和厚度,寻找到最优的主传力路径布置,以及获得最小重量目标。     

复合材料锥壳O°铺层的自动铺放成型方法研究

研究了一种基于自动铺带技术的复合材料锥壳0°铺层成型方法:根据锥壳构件尺寸将等宽预浸带数控分切成预定尺寸的直角梯形预浸带片,按特定方式铺放到锥壳表面并使每两片拼成一个等腰梯形单元,多个等腰梯单元形构成锥壳的0°铺层;并针对这种成型方法设计了一种实现锥壳0°铺层自动成型的装置。采用该方法及其设备可以实现锥壳0°铺层的自动化制造,提高成型效率、降低废料率、稳定工艺质量,降低装备制造成本。     

铺层复合材料风扇叶片榫头层间应力分析

采用有限元方法对复合材料风扇叶片榫头在拉伸及拉弯耦合工况下的层间应力特点进行研究。根据榫头结构特点,完成了榫头的铺层设计;基于FiberSIM-ACP软件平台,建立了复合材料风扇叶片榫头有限元分析流程,确定了一种满足层间应力分析精度要求的榫头有限元模型,通过与试验结果对比,证实了该有限元模型的有效性。计算结果表明:拉伸工况下层间正应力S₃₃的高应力区位于叶身开始向叶根过渡的变厚度位置,该位置处靠近压力面的14层铺层承受拉伸应力;切应力S₁₃及S₂₃的高应力区在同一区域,切应力大小与铺层角度息息相关,0°铺层承受较大的切应力S₁₃,±45°铺层同时承受较大的切应力S₁₃和S₂₃。增加弯曲载荷后S₃₃的高应力区向榫头上端延伸,承受拉应力的铺层数量增加;切应力的高应力区靠近榫头承力面,高应力区铺层数量增加。     

铺层结构对复合材料层合板拉伸性能的影响

设计并制备了6种不同铺层结构的层合板,通过对其进行拉伸试验,研究了不同铺层角度及不同铺层比例对层合板拉伸性能的影响。通过试验获得了6种复合材料层合板在拉伸试验中所能承受的极限拉伸强度,损伤特征以及载荷-位移曲线。结果表明:随着偏轴角增大,复合材料层合板拉伸强度逐渐降低,当45°和90°铺层体积分数相同时,45°铺层的层合板拉伸强度高于90°铺层的层合板;[0°/45°]铺层在表面可有效减小分层面积,由于内部剪切作用[0/90°]铺层更易出现分层。验证了复合材料层合板可通过改变铺层角度设计其力学性能。     

铺层对复合材料层合板力学性能影响的研究

为了研究不同铺层角和铺层厚度对复合材料层合板力学性能影响,通过转换复合材料刚度矩阵,得到复合材料层合板等效弹性常数,利用Matlab软件将计算复合材料层合板等效为计算等厚度各向异性板,研究不同铺层角对层合板力学性能影响;基于此等效方法,利用Fortran程序计算机翼剖面刚度,研究不同铺层厚度对层合板力学性能影响.结果表...     

HyperWorks复合材料仿真优化技术及应用

HyperWorks复合材料仿真和优化技术已经非常成熟,并在国外新一代飞机(如A350和波音787)研发设计中得到验证,在Altair中国的航空航天工程咨询团队同国内单位的复合材料项目合作中也取得许多工程成果。     

复合材料层板接头的挤压分层屈曲破坏模型

挤压失效是复合材料层板螺接头的主要破坏模式。本文分层屈曲破坏模型（Ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎ Ｂｕｃｋｌｉｎｇ Ｍｏｄｅｌ，Ｄ．Ｂ．Ｍ．），提出一个简分析方法。假设加载一个环形区域存在一个环形的分层，应用简单的面外挠度公式，计算畏层工应变能，进而确定监界径向应力。本文还通过测定孔边径向应变的方法来预测挤压强度。实验结果和数值计算取得较好的一致。     

数字化设计制造技术在直升机复合材料结构中的应用

本文论述了数字化设计与制造的基本概念,介绍了应用于复合材料结构数字化设计制造的相关软件,提出了复合材料结构数字化设计制造的主要内容及相关流程和应用实例。