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基于CFD/CSD与Kriging插值模型的大展弦比复合材料机翼静气动弹性优化设计

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应用力学学报 2015年第4期32卷 581-585,703-704页

作者：卢文书王帅培马元春中航工业沈阳飞机设计研究所无人机部沈阳110035 西北工业大学力学与土木建筑学院西安710129

基于CFD/CSD耦合计算方法和Kriging近似技术,建立了大展弦比复合材料机翼静气动弹性优化的近似模型。采用多岛遗传和序列二次规划混合优化算法以及多目标遗传和序列二次规划混合优化算法实现了机翼在多目标、多约束条件下的静气动弹性... 详细信息

基于CFD/CSD耦合计算方法和Kriging近似技术,建立了大展弦比复合材料机翼静气动弹性优化的近似模型。采用多岛遗传和序列二次规划混合优化算法以及多目标遗传和序列二次规划混合优化算法实现了机翼在多目标、多约束条件下的静气动弹性优化设计。优化结果表明:随着试验设计中抽样点个数的增加,近似模型的拟合精度越来越高,当设计样本点数为180时近似模型的最大拟合误差小于1%;在近似模型下,相对于多目标遗传和序列二次规划混合优化算法,采用多岛遗传和序列二次规划的混合优化算法优化时得到的重量小3.7%,升阻比大0.13%,但是寻优速度不如前者;结合近似模型,采用多岛遗传和序列二次规划的混合优化算法优化后机翼的重量减小了10.36%,升阻比增加了2.04%,采用近似模型优化时运行时间仅为不采用近似模型优化的10.23%,证明了该优化方法的可行性。

关键词：大展弦比复合材料机翼静气动弹性优化 CFD/CSD 近似模型混合优化算法

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缝纫泡沫夹芯复合材料的刚度预测与试验验证

复合材料学报 2010年第5期27卷 101-107页

作者：马元春韩海涛卢子兴卢文书北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 沈阳飞机设计研究所沈阳110035

基于材料细观结构,建立了缝纫泡沫夹芯复合材料的刚度预测模型,并进行了刚度性能的相关试验验证。其中,对缝纫复合材料层合面板部分,考虑了缝纫角对单胞尺寸和富脂区大小的影响,以及缝纫前后层合面板厚度的变化对复合材料面板纤维体积... 详细信息

基于材料细观结构,建立了缝纫泡沫夹芯复合材料的刚度预测模型,并进行了刚度性能的相关试验验证。其中,对缝纫复合材料层合面板部分,考虑了缝纫角对单胞尺寸和富脂区大小的影响,以及缝纫前后层合面板厚度的变化对复合材料面板纤维体积含量的影响,采用改进的纤维弯曲模型计算了缝纫复合材料层合面板的刚度;对缝纫增强的泡沫夹芯部分,把缝线树脂柱看作是泡沫基体中的增强相,将其简化为特殊的单向增强复合材料,提出了用串并联组合模型来预测其刚度。试验测试了缝纫泡沫夹芯复合材料板试件的刚度。应用本文模型对缝纫层合面板和缝纫泡沫夹芯复合材料板的刚度进行预测,结果均与试验结果吻合较好。采用理论模型系统研究了缝纫参数和结构参数对缝纫泡沫夹芯复合材料刚度的影响。

关键词：缝纫夹芯结构复合材料泡沫夹芯刚度

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三维四向编织复合材料弹性性能的有限元预报

北京航空航天大学学报 2006年第7期32卷 828-832页

作者：李典森卢子兴蔺晓明卢文书北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

在四步法方型三维编织复合材料细观结构单胞模型的基础上,假设纱线具有六边形横截面,应用ANSYS软件,建立了实体有限元模型,该模型表面与预制件表面平行,更加符合三维编织复合材料的实际结构,且有利于力学性能的分析,同时,该模型中还考... 详细信息

在四步法方型三维编织复合材料细观结构单胞模型的基础上,假设纱线具有六边形横截面,应用ANSYS软件,建立了实体有限元模型,该模型表面与预制件表面平行,更加符合三维编织复合材料的实际结构,且有利于力学性能的分析,同时,该模型中还考虑了织物的编织角与内部编织角的几何关系.基于该模型,计算了材料的弹性常数,分析了编织角和纤维体积含量对弹性常数的影响规律.结果表明,数值计算与实验结果吻合较好.此外,还确定了材料内部的应力场分布,为材料的强度预测奠定了基础.

关键词：三维编织复合材料力学性能有限元

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缝纫泡沫夹芯复合材料板的稳定性分析

复合材料学报 2011年第2期28卷 201-205页

作者：马元春俸翔卢子兴卢文书王伯平北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 沈阳飞机设计研究所沈阳110035 空军航空大学航空理论系长春130022

整体屈曲是缝纫复合材料夹芯板的一种重要失效模式。考虑到缝纫夹芯复合材料板一般较厚且面板与芯层厚度相差较大,缝纫工艺对夹芯板刚度影响较大的特点,基于高阶剪切理论,编制了缝纫泡沫夹芯复合材料板稳定性分析的有限元程序。利用该... 详细信息

整体屈曲是缝纫复合材料夹芯板的一种重要失效模式。考虑到缝纫夹芯复合材料板一般较厚且面板与芯层厚度相差较大,缝纫工艺对夹芯板刚度影响较大的特点,基于高阶剪切理论,编制了缝纫泡沫夹芯复合材料板稳定性分析的有限元程序。利用该程序对多个算例进行了计算,所得临界屈曲应力与文献及试验结果吻合很好。同时,讨论了不同边界条件下缝纫泡沫夹芯复合材料板稳定性随缝纫参数(包括针距、行距和缝纫针半径)以及结构参数(包括面板铺层角、芯层厚度和缝纫夹芯板边长)的变化规律。

关键词：缝纫复合材料泡沫夹芯板屈曲高阶剪切

缝纫泡沫夹芯复合材料失效强度的理论预测与试验验证

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复合材料学报 2010年第5期27卷 108-115页

作者：马元春韩海涛卢子兴卢文书邱涛北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191 沈阳飞机设计研究所沈阳110035

基于经典层板理论和细观力学桥联模型,提出了缝纫泡沫夹芯复合材料失效强度的理论预测方法,并进行了失效强度的相关试验验证。其中,将缝纫复合材料面板看作单层组成的准层状结构,采用经典层板理论进行逐层失效分析,并同时考虑了局部皱... 详细信息

基于经典层板理论和细观力学桥联模型,提出了缝纫泡沫夹芯复合材料失效强度的理论预测方法,并进行了失效强度的相关试验验证。其中,将缝纫复合材料面板看作单层组成的准层状结构,采用经典层板理论进行逐层失效分析,并同时考虑了局部皱曲的面板失效模式;而对缝纫泡沫夹芯,引入桥联模型计算其各组分材料中的应力,并通过对各组分材料选取适当失效准则来建立失效判据;对于缝纫泡沫夹芯复合材料采取逐级加载方式,当面板或者夹芯失效时,则认为其发生整体失效,由此可以确定其在不同载荷形式下的失效强度。此外,通过试验得到了缝纫泡沫夹芯复合材料板试件在平压、侧压、横向剪切及三点弯曲载荷形式下的失效模式及其失效强度,并利用本文方法对缝纫泡沫夹芯复合材料的失效强度进行了理论预测,所得结果与试验吻合,证明了本文方法的有效性。

关键词：缝纫夹芯结构复合材料泡沫夹芯强度

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国外线形酚醛树脂研究进展

中国塑料 2010年第7期24卷 13-18页

作者：理莎莎齐暑华刘乃亮卢文书李梦韬许灯顺西北工业大学理学院应用化学系陕西西安710129 沈阳飞机设计研究所辽宁沈阳110035

综述了国外研究人员通过理论数学模型模拟线形酚醛树脂的固化行为,运用红外光谱、核磁共振、差示扫描量热、热失重、扫描电子显微镜等不同的研究手段验证了影响固化行为的因素。总结了线形酚醛树脂的改性研究现状,通过加入聚酰胺、甲阶... 详细信息

综述了国外研究人员通过理论数学模型模拟线形酚醛树脂的固化行为,运用红外光谱、核磁共振、差示扫描量热、热失重、扫描电子显微镜等不同的研究手段验证了影响固化行为的因素。总结了线形酚醛树脂的改性研究现状,通过加入聚酰胺、甲阶酚醛增容剂来增韧线形酚醛树脂;通过重氮偶合或酯化反应生成阻燃基团,提高了线形酚醛树脂的阻燃性能;通过原位互穿网络法使线形酚醛树脂耐热性和力学性能提高;与无机纳米粒子和片层共混可以提高线形酚醛树脂玻璃化转变温度和热稳定性;结合了线形酚醛树脂和环氧树脂各自优点的环氧酚醛树脂,经改性后性能得到进一步提高。

关键词：线形酚醛树脂固化改性纳米复合材料环氧酚醛树脂

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三维四向编织复合材料刚度和强度的理论预测

应用数学和力学 2008年第2期29卷 149-156页

作者：李典森卢子兴卢文书北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

以单胞模型为基础,将三维四向编织复合材料中相同走向的纤维束视为单向复合材料,利用桥联模型确定了单向复合材料的柔度矩阵,再将具有不同材料主向的单向复合材料的刚度矩阵通过体积平均,得到了三维四向编织复合材料的总体刚度矩阵,从... 详细信息

以单胞模型为基础,将三维四向编织复合材料中相同走向的纤维束视为单向复合材料,利用桥联模型确定了单向复合材料的柔度矩阵,再将具有不同材料主向的单向复合材料的刚度矩阵通过体积平均,得到了三维四向编织复合材料的总体刚度矩阵,从而得到其工程弹性常数.然后,以单向复合材料为基础,基于等应变假设和桥联模型,确定出材料内各组分(纤维束和基体)的细观应力分布,且对纤维束采用Hoffman失效准则,对基体采用Mises失效准则,预报了三维四向编织复合材料的拉伸强度.

关键词：三维编织强度刚度力学性能复合材料

Theoretical prediction of stiffness and strength of three-dimensional and four-directional braided composites

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Applied Mathematics and Mechanics(English Edition) 2008年第2期29卷 163-170页

作者：李典森卢子兴卢文书 School of Aeronautics Science and Technology Beijing University of Aeronautics and Astronautics

Based on unit cell model, the 3D 4-directional braided composites can be simplified as unidirectional composites with different local axial coordinate system and the compliance matrix of unidirectional composites can be defined utilizing the bridge model. The total stiffness matrix of braided composites can be obtained by the volume average stiffness of unidirectional composites with different local axial coordinate system and the engineering elastic constants of braided composites were computed further. Based on the iso-strain assumption and the bridge model, the stress distribution of fiber bundle and matrix of different unidirectional composites can be determined and the tensile strength of 3D 4-directional braided composites was predicted by means of the Hoffman＇s failure criterion for the fiber bundle and Mises＇ failure criterion for the matrix.

关键词： 3D braiding strength stiffness mechanical properties composites

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过盈量对双剪连接件钉传载荷及寿命影响分析

热加工工艺 2014年第10期43卷 19-22页

作者：卢文书杨仕超杨金杰中航工业沈阳飞机设计研究所无人机部辽宁沈阳110035 航天科工防御技术研究试验中心北京100854 西北工业大学力学与土木建筑学院陕西西安710129

采用试验和有限元分析相结合的方法开展双剪切连接件钉传载荷研究。数值模拟得到的双剪切连接件钉传载荷与试验结果相吻合,验证了有限元模型的正确性。在此模型基础上分析了过盈量对钉传载荷分配比率的影响。结果表明:第一排螺栓传载最... 详细信息

采用试验和有限元分析相结合的方法开展双剪切连接件钉传载荷研究。数值模拟得到的双剪切连接件钉传载荷与试验结果相吻合,验证了有限元模型的正确性。在此模型基础上分析了过盈量对钉传载荷分配比率的影响。结果表明:第一排螺栓传载最大,约占50%;随过盈量增大,第一排螺栓传载比率增大。

关键词：连接件钉传载荷试验研究有限元模拟