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可靠性分析在航空复合材料结构上的应用及展望

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民用飞机设计与研究 2023年第2期 145-152页

作者：李志远原崇新上海飞机制造有限公司上海201324 北京民用飞机技术研究中心北京102211

基于概率统计的可靠性分析研究对于航空复合材料结构有着重要的意义,一是航空结构尤其是民航结构的安全性要求极高,需要尽可能地预测或判断发生故障的可能性;二是复合材料的变异因素较多,采用传统设计导致折减系数较高。目前复合材料结... 详细信息

基于概率统计的可靠性分析研究对于航空复合材料结构有着重要的意义,一是航空结构尤其是民航结构的安全性要求极高,需要尽可能地预测或判断发生故障的可能性;二是复合材料的变异因素较多,采用传统设计导致折减系数较高。目前复合材料结构设计仍以安全系数的方法来保证结构的可靠性,在此过程中并不进行正式的风险评估,而基于概率的可靠性分析则设定一个可靠性目标来代替安全系数,但它需更成熟的概率统计方法以及大量的样本数据,所以只能作为传统结构设计的补充,在安全裕度不足时进行风险预测。论述了航空复合材料可靠性概率分析的历史演变、意义、主要理论方法以及一般步骤等内容,同时对复合材料结构的可靠性分析的未来进行了展望,为复合材料可靠性分析的发展和研究提供一定的参考。

关键词：复合材料可靠性安全系数失效概率

复合材料加筋壁板结构件VARI液体成型工艺计算模拟

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航空材料学报 2016年第4期36卷 47-54页

作者：肖飞原崇新丛晶洁北京民用飞机技术研究中心北京102200

通过注模模拟软件PAM-RTM可以预测复合材料液体成型工艺中树脂的流动时间和模拟树脂的流动形式。渗透率是成型工艺模拟中重要的参数,面内和面外渗透率通常采用复杂且昂贵的封闭模具来测试,本工作自建了一套结构简单、操作方便且成本低... 详细信息

通过注模模拟软件PAM-RTM可以预测复合材料液体成型工艺中树脂的流动时间和模拟树脂的流动形式。渗透率是成型工艺模拟中重要的参数,面内和面外渗透率通常采用复杂且昂贵的封闭模具来测试,本工作自建了一套结构简单、操作方便且成本低廉的模具,使用真空辅助树脂灌注(VARI)工艺可获得准确的面内和面外渗透率参数。采用一种简单的等效建模方法,通过分层建模方法建立了有限元模型。将渗透率参数输入模拟注模软件PAM-RTM中,将使用等效建模方法所得模拟计算结果与实验液体成型结果进行了比较。计算模拟树脂充模时间为254 s,比实验工艺树脂充模时间(301 s)短。在使用等效建模方法的流道布局基础上,制备了加筋壁板结构件,对所选方案进行了工艺验证。

关键词： VARI 加筋壁板面内渗透率面外渗透率 PAM-RTM

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蜂窝夹层结构真空袋共固化工艺过程实验研究

复合材料学报 2008年第2期25卷 57-62页

作者：原崇新李敏顾轶卓张佐光北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100083

针对蜂窝夹层板的共固化工艺,以玻纤/环氧648复合材料为面板,以Nomex蜂窝为夹芯材料,采用真空袋法研究了树脂流动对胶瘤面积和面板孔隙缺陷的影响,并通过平拉强度的测试考察了胶接强度与胶瘤面积之间的关系。结果表明:胶瘤面积随加压时... 详细信息

针对蜂窝夹层板的共固化工艺,以玻纤/环氧648复合材料为面板,以Nomex蜂窝为夹芯材料,采用真空袋法研究了树脂流动对胶瘤面积和面板孔隙缺陷的影响,并通过平拉强度的测试考察了胶接强度与胶瘤面积之间的关系。结果表明:胶瘤面积随加压时机的推迟先增大后减小,并且下面板/芯材胶瘤面积要大于上面板/芯材胶瘤面积;在树脂黏度变化的不同阶段,面板中的孔隙消除机制不同,并与密封袋内抽气通路的分布有关。力学测试结果发现,胶瘤面积的增大有利于平拉强度的提高,但当胶接强度超过蜂窝抗拉强度时,平拉强度的测试方法存在局限性。

关键词：复合材料蜂窝夹层结构共固化工艺树脂流动

考虑可制造性的变刚度复合材料加筋壁板的优化设计

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航空科学技术 2023年第3期34卷 64-70页

作者：潘杰原崇新李志远董青海党磊谭源中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心北京102211 上海飞机制造有限公司上海201324

由于变刚度复合材料具有更大的设计空间,能更充分发挥复合材料各向异性的优势,研究其优化设计方法越来越重要。本文首先考虑了工形长桁加筋壁板变刚度复合材料的可制造性,并通过自动铺丝工艺试验获得了纤维的变角度极限范围。研究了壁... 详细信息

由于变刚度复合材料具有更大的设计空间,能更充分发挥复合材料各向异性的优势,研究其优化设计方法越来越重要。本文首先考虑了工形长桁加筋壁板变刚度复合材料的可制造性,并通过自动铺丝工艺试验获得了纤维的变角度极限范围。研究了壁板面板的铺放角度对加筋结构屈曲强度的影响,然后利用Python编程,结合Abaqus有限元软件通过遗传算法对工形长桁加筋壁板的面板铺层设计进行了优化。研究发现,纤维角度变化宜控制在20°范围内,当面板与筋条同时承受压缩载荷时,面板为纯0°铺层的加筋结构的屈曲强度比纯90°铺层时要低;遗传算法稳定且收敛性好,通过优化后的结果发现,纤维角度集中在60°~65°时,加筋结构的屈曲强度最高。变刚度复合材料可提高加筋壁板屈曲性能,应用前景广阔。

关键词：变刚度复合材料自动铺丝加筋壁板遗传算法屈曲

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光伏系统串联型直流电弧检测技术研究

太阳能学报 2024年第6期45卷 285-295页

作者：王煊原龚春阳陈辉王志新上海交通大学电子信息与电气工程学院上海200240 上海电力大学自动化工程学院上海200090

搭建光伏系统串联型电弧实验平台,采集不同环境下50组电弧数据,提取出频域及小波域的能量特征与熵特征,绘制特征的分布情况。通过引入区分度对18种特征进行区分能力评价,评价结果表明,10~30 kHz频谱能量对电弧的区分能力最佳,对电弧状... 详细信息

搭建光伏系统串联型电弧实验平台,采集不同环境下50组电弧数据,提取出频域及小波域的能量特征与熵特征,绘制特征的分布情况。通过引入区分度对18种特征进行区分能力评价,评价结果表明,10~30 kHz频谱能量对电弧的区分能力最佳,对电弧状态与正常状态的区分度达到98.49%。研究逆变器启动、太阳辐照度变化及不同环境对特征的影响,分析10~30 kHz频谱能量在光伏系统中的抗扰能力。制作串联型电弧检测装置并提出其阈值的设定及推广方法,装置在多次实验中均可准确检测并迅速熄灭电弧,且在抗扰性实验中未发生误动作,动作时间可达到41 ms。

关键词：光伏系统串联电弧电弧检测特征提取抗扰性分析装置研制

PMI泡沫夹层碳纤维复合材料的制备及力学表征

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复合材料科学与工程 2021年第4期 89-95页

作者：原崇新董青海何斌中国商飞上海飞机制造有限公司复合材料中心上海200123 湖南兆恒材料科技有限公司长沙410200

由于具有较好的力学性能和工艺稳定性,聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫夹层结构在航空领域得到了大量的应用。目前飞机上通常采用预浸料与泡沫热压罐固化制造夹层结构,这种工艺成本较高且只能保证贴模面的表面质量。本文中采用闭模液体成型... 详细信息

由于具有较好的力学性能和工艺稳定性,聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫夹层结构在航空领域得到了大量的应用。目前飞机上通常采用预浸料与泡沫热压罐固化制造夹层结构,这种工艺成本较高且只能保证贴模面的表面质量。本文中采用闭模液体成型工艺制备了质量稳定的泡沫夹层结构,对比了同时注胶与交替注胶的制备方法,结果表明交替注胶可以得到更好的成型质量。并对泡沫芯材的力学性能进行了测试,在此基础上建立了泡沫材料的失效模型,并通过有限元分析了其三点弯曲、侧压屈曲等力学性能,有限元模型分析结果与实际测试结果基本一致,有限元模型可揭示在这些加载条件下夹层结构的破坏机理及渐进损伤过程,研究结果可推动高性能的航空用复合材料夹层结构的低成本化制备以及结构服役的虚拟试验。

关键词： PMI泡沫夹层结构闭模RTM 后屈曲有限元复合材料

型钢混凝土柱基于现行规范的侧力-位移曲线预测方法研究

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建筑钢结构进展 2024年

作者：尚崇新薛亦聪杨勇于云龙西安建筑科技大学土木工程学院东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室

型钢混凝土（steel reinforced concrete,SRC）柱因承载力高、刚度大和耐久性能好等优点而广泛应用于高层结构中。然而，现阶段SRC结构的设计普遍基于承载力设计法，基于性能的抗震设计在SRC结构方面的应用仍待完善。作为基于性能（位... 详细信息

型钢混凝土（steel reinforced concrete,SRC）柱因承载力高、刚度大和耐久性能好等优点而广泛应用于高层结构中。然而，现阶段SRC结构的设计普遍基于承载力设计法，基于性能的抗震设计在SRC结构方面的应用仍待完善。作为基于性能（位移）的抗震设计方法中最重要的一环，现阶段SRC构件的侧力-位移关系评估缺乏规范指导。基于美国现行规范ASCE/SEI 41-17中针对钢筋混凝土构件的相关规定，结合SRC构件的受力与变形特征，提出了发生弯曲破坏的SRC柱在地震作用下的侧力-位移曲线建模方法。该曲线采用约束混凝土强度计算SRC构件的峰值承载力；使用折减刚度法考虑型钢与混凝土间的粘结滑移；基于SRC构件的变形特征考虑了纵向受力钢材端部滑移对柱顶侧移的贡献。最后，通过与28根SRC柱试验结果的比较，证明了提出曲线的适用性。计算结果表明：提出的曲线能合理预测发生弯曲破坏的SRC柱的开裂荷载、开裂位移、峰值荷载、峰值位移和强度退化，可为SRC结构的性能化抗震设计提供参考。

关键词：型钢混凝土柱抗震性能基于性能的抗震设计侧力-位移曲线

基于现行规范的型钢混凝土柱侧力-位移曲线预测方法研究

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建筑钢结构进展 2024年第7期26卷 51-59页

作者：尚崇新薛亦聪杨勇于云龙西安建筑科技大学土木工程学院西安710055 东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室南京210096

型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)柱因承载力高、刚度大和耐久性能好等优点而被广泛应用于高层结构中。然而,现阶段SRC结构设计普遍基于承载力设计法,基于性能的抗震设计法在SRC结构方面的应用仍待完善。作为基于性能(位移)... 详细信息

型钢混凝土(steel reinforced concrete,SRC)柱因承载力高、刚度大和耐久性能好等优点而被广泛应用于高层结构中。然而,现阶段SRC结构设计普遍基于承载力设计法,基于性能的抗震设计法在SRC结构方面的应用仍待完善。作为基于性能(位移)的抗震设计方法中最重要的一环,现阶段SRC构件的侧力-位移关系评估缺乏规范指导。基于美国现行规范ASCE/SEI 41-17中针对钢筋混凝土构件的相关规定,结合SRC构件的受力与变形特征,提出了发生弯曲破坏的SRC柱在地震作用下的侧力-位移曲线建模方法。该曲线采用约束混凝土强度计算SRC构件的峰值承载力;使用刚度折减法考虑型钢与混凝土之间的黏结滑移;基于SRC构件的变形特征考虑了纵向受力钢材端部滑移对柱顶侧移的贡献。最后,通过与28根SRC柱试验结果的比较证明了曲线的适用性。计算结果表明:所提出的曲线能合理预测发生弯曲破坏的SRC柱的开裂荷载、开裂位移、峰值荷载、峰值位移和强度退化,可为SRC结构的性能化抗震设计提供参考。

关键词：型钢混凝土柱抗震性能基于性能的抗震设计侧力-位移曲线

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A形复合材料加强框的RTM成型工艺研究

玻璃钢／复合材料 2017年第1期 77-79,43页

作者：原崇新高丽敏陈凯李永行赵新福中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心北京102211

随着复合材料在飞机上的应用正在由次承力结构到主承力结构的扩展,长桁、梁等加强框也逐步采用复合材料。作为民机发动机吊挂的主承力件,研究了A形加强框采用复合材料RTM成型工艺可行性,对模具设计、材料铺层设计、注胶模拟、注胶口选... 详细信息

随着复合材料在飞机上的应用正在由次承力结构到主承力结构的扩展,长桁、梁等加强框也逐步采用复合材料。作为民机发动机吊挂的主承力件,研究了A形加强框采用复合材料RTM成型工艺可行性,对模具设计、材料铺层设计、注胶模拟、注胶口选择以及注胶参数优化等方面进行了研究,并完成了复杂结构件的机加工,最终研制出满足工艺要求的结构件。

关键词： RTM 加强框注胶模拟模具设计