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正复合材料由于具有比刚度高、比强度大、抗腐蚀性好以及可设计等特性,已被广泛应用于航空工程领域,成为民用和军用飞行器结构的重要组成材料。在工程实际中,航空复合材料常会受到循环载荷的作用而产生损伤,出现疲劳裂纹,裂纹扩展引起刚度的退化和承载能力的下降,当承载能力下降超过复合材料的容许限度时发生断裂失效,对结构安全造成威胁。在循环载荷作用下,复合材料的宏观性能和微观结构发生变化,因此,研究航空复合材料的疲劳性能有重要的实际意义。 相似文献
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从柔性复合材料不同深度预制切口试验件断裂试验出发,分析预制切口柔性复合材料的断裂形式、切口深度对断裂韧性的影响和柔性复合材料的断裂机理。基于线弹性断裂力学,确定断裂韧性的宏观表征参数。建立柔性复合材料断裂有限元分析模型,计算裂纹尖端应力强度因子。依据仿真结果,修正应力强度因子的解析算法以便适用于柔性复合材料。结果表明:预置切口柔性复合材料断裂属于脆性断裂范畴,采用金属材料的应力强度因子解析算法得到的结果不可信,新建立的解析算法更好的吻合了验证试验结果。新建立的解析算法具有一定的参考意义,为柔性复合材料应力强度因子的求解提供一种新思路。 相似文献
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<正>碳纤维复合材料因其具有耐腐蚀、耐高温、比强度高、比模量大及易于成型等独特性能,广泛应用于体育用品、风力发电、航空航天领域。碳纤维复合材料与传统材料相比,减轻了飞机的近30%质量,很大程度上减少了油耗,在提升飞机飞行性能的同时,还能降低其制造与运营养护成本。国产大型飞机C919中复合材料的比例达到了12%,国外大型飞机B787和A350中碳纤维复合材料比例更是达到了50%以上。碳纤维复合材料在服役过程中受到飞行环境的影响会产生不同类型的缺陷,其中裂纹是飞机安全运行潜在隐患的因素之一,裂纹会在飞行恶劣的环境下快速生长并可能引发飞行事故。如何快速地判断裂纹的存在和精确的定位其位置是飞机检测的重要任务之一。 相似文献
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用有限元来模拟和预测复合材料结构的分层过程是目前一个比较热门的研究方法,同时也具有重要的实用价值。本文采用界面单元法仿真复合材料层合板分层扩展,分别对复合材料I型分层裂纹的双悬臂梁弯曲DCB(double cantilever beam)试件和I、II混合型分层裂纹的混合模式弯曲MMB(mixed-mode bending)试件的加载和层间开裂过程进行了有限元数值模拟。数值模拟的结果表明,文中采取的界面单元方法可以有效模拟复合材料层合板和层间结构的层间破坏。 相似文献
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采用有限元分析方法分析了复合结构中的界面裂纹的应力强度因子与裂纹尖端应力分布随模量比的变化规律,为复合结构的设计提供选材依据。 相似文献
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《发明与创新》2001,(5)
美国伊利诺伊大学航空工程学教授斯科特·怀特研制成功一种具备自我修复、或称“自愈”能力的新材料，可望解决复合材料出现细微裂纹、在航空航天应用场合构成安全隐患的问题。 复合材料由玻璃纤维、碳或其它材料与树脂混合而成，现在已被广泛应用于从网球拍到飞机和宇宙飞船等各种场合。复合材料所遭受的损伤往往从细微的裂纹开始，随着裂纹的逐渐扩大而强度减弱、直至断裂。 这是一个技术难题，但科学家却采用了一种看似简单的方法：在复合材料中添加一种内部含有胶水的细水胶囊。胶囊的厚度只相当于一根人的头发丝的粗细，而添加方式则是把胶囊喷洒到目前仍然处于实验阶段的一种新型玻璃纤维复合材料上。 当材料表面出现细微裂纹时，这些胶囊就会破裂，沿着裂纹的走向释放出胶水，弥合这些裂纹。48个小时后，在出现裂纹的受损部位，材料强度可以恢复到原先的75％。 但参与这项研究的科学家们同时发现，在高温环境下，胶水的定型固化作用会受到阻碍，“自愈”过程会由于消耗的时间过于漫长而无法适用于许多应用场合。科学家表示，这种新型复合材料投入商业生产和应用的时机目前尚不成熟。 不过，怀特透露说，“自愈”材料投入实际应用的首选目标是宇宙飞船、人造关节和桥梁支架之类制作材料一旦出现问题维修人员难以或根本无法接近的场合。此外，科学家正在探索中的另一个应用场合是计算机印刷电路板，以解决这类通常是由多层板基材料压制在一起的电路板在生产过程中因为出现细微裂纹而只能报废的问题。 相似文献
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飞机大开口结构的强度因子有限元计算 总被引：1，自引：0，他引：1
本文通过对平板边缘裂纹应力强度因子的有限元计算进行了研究,研究发现采用围道积分法计算的应力强度因子与解析解误差不超过0.5%。进一步将有限元法计算应力强度因子推广到飞机实际结构中常见的大开口角边裂纹的应力强度因子计算,结果表明工程中常用的简化手段往往偏于保守,因此在裂纹扩展计算中如果采用有限元法计算应力强度因子可有效提高飞机运营过程的经济性。 相似文献
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介绍了胶接、机械连接及混合连接等碳纤维复合材料的常用连接方法及优缺点,总结了碳纤维复合材料的连接形式、接头强度的影响因素和接头的选用原则,并对国内外碳纤维复合材料连接的研究进展进行了简要介绍,最后展望了碳纤维复合材料连接的研究前景。 相似文献
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纤维复合材料具有强度高、质量轻、施工方便、耐久性好等优点。因此被广泛地应用于桥梁、各类民用建筑、海洋工程、地下工程等结构中。简要介绍其在土木工程中的应用形式和方法,并对FRP在土木工程中的应用进行了展望。 相似文献
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利用ANSYS有限元软件对某钢屋盖结构进行模态分析,得到了结构的自振频率及振型。结果表明,该屋盖结构的频率分布较为密集,拱桁架与立体桁架之间的连接形式对结构动力特性的影响不大。 相似文献
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有机玻璃属于聚合物,在存储运输、承载等所有环节中,它的损伤以微裂纹形式出现。微裂纹的出现是其发生破坏的表现形式和断裂的先兆,微裂纹损伤的轻重决定了材料的强度。本文在应力场的基础上提出微损伤点位随机性理论,论述了随机性的存在及特点。 相似文献
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<正>纤维增强复合材料（fiber reinforced materials,FRM）由于其轻且强的特点,被广泛地应用于军事及民用工业的各个领域,在航空航天所作出的卓越贡献尤其受瞩目。复合材料结构在疲劳载荷的循环作用下容易产生微小裂纹,裂纹扩展缓慢,因此具有更高的疲劳寿命。但是复合材料在生产制造过程中,容易产生缺陷和损伤,影响其性能和寿命。此外,当复合材料应用于直升机旋翼时,高速旋转的桨叶桨尖速度可达到290m/s,直升机服役期间桨叶容易产生内部损伤,难以通过目视、敲击等常规检查手段判断内部损伤。 相似文献
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本文基于最小二乘法,推导出线弹性条件下应力强度因子的有限元表达公式,将影响结构断裂的裂纹尺寸、载荷、平面应变断裂韧度KC等参数视为随机变量,利用随机有限元法和一阶二次矩法,建立了含单裂纹结构的可靠性模型。 相似文献
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首先,本文对船体受双向拉伸载荷下的含裂纹缺陷板剩余极限强度进行了分析,对其中裂纹大小及裂纹倾角这两方面影响进行了论述;接下来,又对受轴向压缩载荷下的含裂纹板的极限强度进行分析,并对初始缺陷对屈曲强度的影响展开了研究,同时也对含中心穿透裂纹板压缩极限强度系列有限元分析进行了简要介绍。 相似文献
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本文针对民用飞机碳纤维复合材料结构,梳理了其工作的各种自然环境条件（如腐蚀介质、侵蚀介质、高/低温、湿度、电磁环境、静电等不同环境）对复合材料结构的可能影响。并基于先进民机工程应用经验,从民用飞机强度、刚度、耐久性等设计原则的角度,针对不同的自然环境提供了不同的复合材料结构设计解决方案。 相似文献
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<正>本文针对直升机复合材料结构低速冲击,提出有限元仿真方法的观点。在直升机复合材料结构低速冲击损伤领域起到辅助结构设计作用。随着航空航天科技的快速发展,先进复合材料以其比重小、比强度比模量高、耐高温性能好、耐疲劳性能优越等优势在现代直升机结构中获得广泛应用,较好地满足了对高性能低成本制备工艺和减重方面的高要求。然而复合材料在制造和使用维护过程中不可避免会受到外物的低速冲击, 相似文献
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针对当前含孔边裂纹结构弹性断裂力学研究方法存在的研究结果与实际结果吻合性差、研究结果用户满意度低的问题,提出基于复变函数的含孔边裂纹结构弹性断裂力学问题研究方法。基于裂纹受力条件以及受力状况,将含孔边裂纹划分成两类:Ⅰ型裂纹和Ⅱ型裂纹。发现Ⅰ型裂纹的上下表面是相对张开的,Ⅱ型裂纹的上下表面沿横轴相对滑开。根据含孔边裂纹分析情况,利用复变函数法对含孔边裂纹结构弹性断裂力学问题予以解决,通过构建保角映射函数,并将无限放大的含孔边裂纹外部区域映射至单位圆内部或者是上半面,以此解决裂纹结构平面弹性相关问题,得到裂纹应力强度因子,实现含孔边裂纹结构弹性断裂力学研究。实验结果表明,基于复变函数的含孔边裂纹结构弹性断裂力学研究方法分析结果与实际情况吻合度最高为99%,研究结果用户满意度相较当前方法更高。所提方法整体性能优越,可为该领域研究提供一定的借鉴。 相似文献