基于细观刚度模型的缠绕复合材料结构有限元分析方法

 缠绕复合材料结构分析是缠绕复合材料力学性能研究及应用的重要基础。发展了一种缠绕复合材料结构分析有限元方法,该方法基于缠绕复合材料细观刚度模型,通过建立细观刚度场与整体结构的映射关系,将缠绕复合材料细观刚度模型引入缠绕复合材料结构有限元分析中。采用各向异性单元,几何模型与网格划分等过程不需要进行复杂的处理,单元材料属性采用细观刚度模型计算,并通过已建立的细观刚度场和整体结构的映射关系输入。建立了缠绕复合材料结构有限元分析的流程,采用MATLAB程序编写了细观刚度场计算程序,采用ANSYS提供的APDL语言开发了几何建模、分网、读入刚度矩阵等相应分析程序,最后进行了算例分析。算例结果表明,缠绕复合材料内部各层应力应变呈周期性分布,应力应变在纤维交叉和波动区域有所变化,纤维波动对局部应力具有放大作用;纤维走向的交替造成内部剪切应力的正负交替;纤维弯曲引起的局部刚度下降造成局部的应变较大。与传统的经典层合板理论或有限元方法相比,在缠绕复合材料有限元分析中,采用基于傅里叶级数的细观刚度模型,可以反映材料内部细观结构对应力应变分布的影响;同时,方法简单,便于程序实现。     

一种模糊故障树的定量分析方法

首先从工程应用的角度研究了如何确定基本事件的模糊数的问题,并推导出相应的基本模糊算子,然后给出了一种适用性广、工程性强的模糊故障树定量分析(FFTQA)方法.最后,结合工程实例阐述该方法的应用.     

基于模糊数的航空发动机可靠性预计模型

根据模糊数适于量化模糊信息的特点,运用模糊集和区间分析理论,提出了一种基于模糊数的多级模糊综合评判方法,它能更好地根据模糊信息作出模糊决策。在此基础上,结合航空发动机可靠性的特点,建立了一种航空发动机可靠性预计的模型。该模型的特点是能够在综合考虑各种可靠性影响因素及其模糊性的情况下,对发动机的可靠性水平作出较为客观的综合评判,尤其适用于航空发动机设计初期的可靠性预计。      

榫连接结构微动疲劳寿命研究

根据航空发动机叶片和轮盘的榫连接结构接触区域的几何特性,对其微动疲劳接触问题进行了简化.通过有限元方法对简化模型进行数值计算分析,获取相应的应力、应变和位移.将临界平面法和微动损伤机理相结合,提出了一个微动损伤参量,并建立相应的微动疲劳寿命预测模型.将TC11试验件和榫连接构件的微动疲劳试验寿命与预测寿命进行比较分析.结果表明:所建立的微动疲劳寿命模型其预测结果误差分散带均在2倍因子以内.      

钛合金燕尾榫高温低周微动疲劳寿命预测

针对钛合金燕尾榫的高温低周微动疲劳寿命预测问题,通过讨论试验载荷和温度对燕尾榫微动疲劳寿命的影响,发展了考虑温度影响的修正损伤参量,即拉伸型等效损伤参量 S_WT和剪切型等效损伤参量 F_S,建立了能综合考虑温度和损伤参量影响的燕尾榫高温微动疲劳寿命模型,并拟合出某 TC11 钛合金燕尾榫连接结构的微动疲劳寿命模型中所需的材料常数。结果表明：拟合相关性系数最小为 0.9394,证实了该模型的适用性。通过计算拉伸型等效损伤参量 S_WT和剪切型等效损伤参量 F_S在榫接触面上的最大值所在位置预测了微动裂纹的萌生位置,与微动疲劳试验件裂纹的萌生位置一致。利用高温微动疲劳寿命模型对不同试验载荷和温度下的燕尾榫连接结构的微动疲劳寿命进行预测,与试验结果相比,预测结果的误差在2倍分散带以内。     

基于改进蚁群算法的结构形状优化

 对TACO算法进行了改进,引入最大最小蚁群算法,并提出正实数编码方法和添加常数项的信息素更新技术,以增大算法搜索范围,简化搜索过程,降低挥发系数、信息素上下限等参数和优化函数值对算法的影响程度,改善算法的性能,提高算法的普遍适应性,并通过3个函数的优化求解,证明了其有效性。对于目标函数为隐式的复杂结构优化问题,提出将改进的蚁群算法与有限元方法相结合的方法,发展用于航空发动机涡轮盘的结构形状优化分析,结果表明所提出的方法是成功的。     

T300/BMP-316复合材料板冲击损伤研究

采用自由落体冲击设备, 对两种不同尺寸不同铺层顺序的T300/BMP-316复合材料层合板进行了详细的低速冲击损伤试验研究, 同时应用作者以前发展的复合材料层合板逐渐累积损伤分析方法对层板的冲击过程进行了模拟.结果表明, 几何尺寸对层合板的冲击损伤投影面积有较大的影响, 而铺层顺序对冲击损伤投影面积影响不大, 但对层合板的冲击损伤形状会有一定的影响.      

随机有限元法及其工程应用

随机有限元法是近年来发展起来的一种工程数值计算方法,由于它建立在有限元的基础上,并采用随机参数来描述工程实际问题,因而具有更广阔的发展前景和重要的应用价值。随机有限元法的主要内容包括随机原理、随机有限元控制垢建立及其求解。目前,它已被广泛应用于计算结构的可靠度、动力问题、复合材料力学及非线性问题等方面。随着研究工作的竽计算结构的可靠度、动力问题、复合材料力学及非线性问题等方面。随着研究工作的不断深     

T300/BMP316层合板冲击后压缩强度试验

对两种不同铺层参数的T300/BMP316复合材料层合板进行了冲击后的剩余压缩强度试验研究.结果表明,虽然随着冲击能量的增加,层合板的剩余压缩强度逐渐降低,但二者之间不满足线性关系;不同铺层参数对层合板冲击损伤投影图形的长轴方向有一定的影响,但对冲击损伤投影面积大小几乎没有影响;层合板的剩余压缩强度与冲击损伤投影面积的大小没有直接关系.