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夹芯复合材料耐压壳舱段仿真计算及临界环肋高度确定方法研究

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哈尔滨工业大学学报 2019年第5期51卷 155-162页

作者：朱子旭李永清朱锡朱礼宝海军工程大学舰船与海洋学院武汉430033

本文基于Abaqus有限元仿真软件,针对夹芯复合材料耐压壳舱段有效支撑的临界环肋高度问题进行了计算分析.论文首先结合相关试验结果,对仿真计算方法进行了验证.然后建立了共3个系列15个有限元模型,对在不同腹板铺层方式、不同尺寸的T型... 详细信息

本文基于Abaqus有限元仿真软件,针对夹芯复合材料耐压壳舱段有效支撑的临界环肋高度问题进行了计算分析.论文首先结合相关试验结果,对仿真计算方法进行了验证.然后建立了共3个系列15个有限元模型,对在不同腹板铺层方式、不同尺寸的T型截面舱段环肋结构支撑下的夹芯复合材料耐压壳长舱段进行了临界屈曲载荷的计算,并得到以下结论.通过设置环肋可以有效地增加夹芯复合材料耐压壳长舱段的稳定性.当环肋的支撑刚度增加到一定值时,长舱段的屈曲模态会从整体屈曲转变为被环肋边界限制在舱段范围内的的多段的单分段屈曲模态,该环肋高度称为环肋有效支撑的临界环肋高度.环肋有效支撑的临界高度可以通过屈曲载荷随腹板高度的增长趋势图中两段直线的交点位置来确定.当环肋高度大于临界环肋高度时,结构的分段屈曲载荷与环肋的属性关系不大,主要与夹芯圆柱壳自身的尺寸与材料属性有关.经计算,本文所分析的夹芯复合材料耐压壳结构其分段自身屈曲载荷可达7.0MPa.

关键词：夹芯复合材料耐压壳环肋屈曲损伤应力损伤有限元仿真

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复合材料帽型加筋板界面应力与失效模拟

玻璃钢／复合材料 2017年第5期 34-40页

作者：黄凌凯朱礼宝章向明王安稳海军工程大学武汉430000

基于内聚力模型,采用界面单元模拟筋条和蒙皮之间的粘接界面,建立了复合材料帽型加筋板结构的有限元模型,探究了复合材料帽型加筋板在四点弯曲载荷作用下的界面应力和脱粘失效问题。结果表明,胶层脱粘是复合材料帽型加筋板的主要失效形... 详细信息

基于内聚力模型,采用界面单元模拟筋条和蒙皮之间的粘接界面,建立了复合材料帽型加筋板结构的有限元模型,探究了复合材料帽型加筋板在四点弯曲载荷作用下的界面应力和脱粘失效问题。结果表明,胶层脱粘是复合材料帽型加筋板的主要失效形式,脱粘失效主要受剪应力的影响,脱粘导致加筋板承载能力下降,加剧了整体结构的损伤。

关键词：复合材料帽型加筋板内聚力模型有限元界面应力

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夹芯型吸波结构耐老化性能研究

玻璃钢／复合材料 2018年第1期 73-78页

作者：何翔李永清朱锡陈柯蒙朱礼宝海军工程大学舰船工程系中国人民解放军92786部队

选取紫外辐照、湿热及盐雾等典型海洋环境因素,对设计的夹芯型吸波结构开展加速老化实验,对比考核夹芯型吸波结构与吸波贴片的耐老化性能。结果表明:紫外老化15 d后,夹芯型吸波结构面层Q-GFRP的介电常数降幅最大,导致其有效带宽向高频... 详细信息

选取紫外辐照、湿热及盐雾等典型海洋环境因素,对设计的夹芯型吸波结构开展加速老化实验,对比考核夹芯型吸波结构与吸波贴片的耐老化性能。结果表明:紫外老化15 d后,夹芯型吸波结构面层Q-GFRP的介电常数降幅最大,导致其有效带宽向高频方向削减达0.41 GHz;盐雾老化30 d后,吸波贴片的氧化锈蚀最严重,致使其吸收峰值和有效带宽较老化前分别下降达-6.59 d B,削减达2.40 GHz;得益于Q-GFRP的保护,夹芯型吸波结构的耐老化性能明显优于吸波贴片,且经加速老化处理后,仍可满足水面舰艇在X波段、Ku波段的雷达隐身需求。

关键词：夹芯型吸波结构吸波贴片加速老化实验耐老化性能雷达隐身

考虑层间和界面的玻璃纤维/环氧复合材料吸湿扩散实验和仿真

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材料工程 2019年第11期47卷 84-91页

作者：朱礼宝戴文喜李永清朱锡朱子旭海军工程大学舰船与海洋学院武汉430033 中国舰船研究设计中心武汉430064

为研究复合材料层间和界面对吸湿扩散系数的影响,开展单向玻璃纤维/环氧复合材料和纯环氧树脂的吸湿实验,获取复合材料的三维扩散系数。采用光学显微镜和原子力显微镜分别获取复合材料层间和界面的参数。依据实验结果,建立包含层间和界... 详细信息

为研究复合材料层间和界面对吸湿扩散系数的影响,开展单向玻璃纤维/环氧复合材料和纯环氧树脂的吸湿实验,获取复合材料的三维扩散系数。采用光学显微镜和原子力显微镜分别获取复合材料层间和界面的参数。依据实验结果,建立包含层间和界面的复合材料瞬态扩散与稳态扩散有限元模型。结果表明:复合材料沿纤维方向的扩散系数大于纯树脂的扩散系数,垂直于纤维的两个方向的扩散系数不相等。包含层间的有限元模型能更真实地反映复合材料的结构及其吸湿过程,层间对垂直于纤维方向的扩散起促进作用。纬纱对沿其方向扩散的促进作用明显。为拟合复合材料的三维扩散系数,需要考虑界面扩散性能的正交各向异性。

关键词：复合材料吸湿行为层间纤维/基体界面

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基于FEKO的夹芯型吸波材料优化研究

兵器材料科学与工程 2017年第6期40卷 70-75页

作者：何翔李永清朱锡朱礼宝刘文海军工程大学舰船工程系湖北武汉430033

基于FEKO仿真软件,构建夹芯型吸波材料的反射率仿真分析模型,研究透波传输层材质及厚度对夹芯型吸波材料吸波性能的影响,进一步设计并制备了兼具良好侵彻性能的夹芯型吸波材料。结果表明:在填充导电炭黑(w=3%)和磁损耗型吸波剂MZ(w=40%... 详细信息

基于FEKO仿真软件,构建夹芯型吸波材料的反射率仿真分析模型,研究透波传输层材质及厚度对夹芯型吸波材料吸波性能的影响,进一步设计并制备了兼具良好侵彻性能的夹芯型吸波材料。结果表明:在填充导电炭黑(w=3%)和磁损耗型吸波剂MZ(w=40%)的聚氨酯基吸波芯材表面前置3 mm厚的石英玻璃纤维增强复合材料作透波传输层,可以有效提高吸波芯材的吸波性能;由3 mm Q-GFRP、5 mm PU基吸波芯材、5 mm S-GFRP和3 mm CFRP构成的夹芯型吸波材料的综合性能最佳,拥有11 mm厚的防护材料层,且对7.19 GHz^18.00 GHz频段电磁波的吸收率大于90%。

关键词： FEKO仿真软件夹芯型吸波材料仿真分析模型抗侵彻性能吸波性能

夹芯复合材料圆柱壳在静水压力下的承载能力试验

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海军工程大学学报 2019年第3期31卷 95-101页

作者：朱子旭李永清朱锡朱礼宝海军工程大学舰船与海洋学院

为研究极限复合材料圆柱壳在静水压力下的损伤现象和机理,首先基于钢制耐压壳比重大以及声学和磁学性能差的缺点,提出了使用夹芯复合材料圆柱壳作为潜水器耐压壳的新型结构形式;然后,采用试验研究,比较了两种模量芯材的夹芯复合材料圆... 详细信息

为研究极限复合材料圆柱壳在静水压力下的损伤现象和机理,首先基于钢制耐压壳比重大以及声学和磁学性能差的缺点,提出了使用夹芯复合材料圆柱壳作为潜水器耐压壳的新型结构形式;然后,采用试验研究,比较了两种模量芯材的夹芯复合材料圆柱壳结构在静水压力下的承载能力;最后,根据两种壳体的特点,设计了两种不同的试验方案进行试验,得到了壳体的失效载荷,并通过应变片测定了壳体复合材料表层上相应测点在试验过程中的应变数据。得到以下结果:HW-S01壳体受到屈曲效应的破坏,而HW-055壳体由于局部复合材料应力过载而失效;HW-S01壳体的试验失效荷载为1.34MPa,HW-055壳体的失效载荷为11.2MPa。试验结果表明:该夹芯复合材料圆柱壳有能力承受超过1000m水深的静水压力,可以对大潜深潜水器全复合材料耐压壳的设计研究提供参考。

关键词：夹芯复合材料圆柱壳静水压力压力筒试验

热老化对热塑性聚氨酯水润滑轴承材料的性能影响

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船舶工程 2019年第9期41卷 93-99页

作者：贾郑铭郭智威李永清朱礼宝袁成清武汉理工大学能源与动力工程学院武汉430063 海军工程大学舰船与海洋学院武汉430033

为探究老化对水润滑轴承材料摩擦性能的影响,选用典型的水润滑轴承材料热塑性聚氨酯(TPU)作为研究对象,依照GB/T 3512-2014热加速老化标准对材料进行老化处理。所有摩擦磨损试验均在CBZ-1船舶轴系摩擦磨损试验机上进行,综合运用超景深... 详细信息

为探究老化对水润滑轴承材料摩擦性能的影响,选用典型的水润滑轴承材料热塑性聚氨酯(TPU)作为研究对象,依照GB/T 3512-2014热加速老化标准对材料进行老化处理。所有摩擦磨损试验均在CBZ-1船舶轴系摩擦磨损试验机上进行,综合运用超景深显微镜、接触式表面轮廓仪、电子扫描显微镜等多种表面测试技术手段探讨了磨损过程中热塑性聚氨酯试样表面的磨损特征,探讨了不同老化状态试样的磨损机理。试验结果表明:70℃老化120 h热塑性聚氨酯的平均摩擦系数降低了57.5%;90℃老化600 h热塑性聚氨酯的平均摩擦系数上升了32%;通过FT-IR和Raman分析,随着老化进行,氢键化氨酯基增多,少量氨酯基的C-N键断裂。复杂的化学变化改善了热塑性聚氨酯的有序结构,增加次晶和结晶度,摩擦系数降低;进一步老化造成大分子在应力集中处断裂,使部分柔性分子链脱离基体,摩擦性能恶化。

关键词：水润滑轴承热老化表面分析摩擦磨损热塑性聚氨酯

电火花震源高分辨率地震勘探技术及其在海域天然气水合物识别中的应用

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海洋地质与第四纪地质 2025年第6期44卷 34-45页

作者：骆迪蔡峰闫桂京李清孙运宝董刚李昂青岛海洋地质研究所自然资源部天然气水合物重点实验室青岛 266237 青岛海洋科技中心海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室青岛266237

精准识别天然气水合物对于保障国家能源安全、优化能源结构和环境保护等方面都具有重要的战略意义。地震勘探技术是水合物勘查的重要手段，但海域多道地震勘探多采用气枪震源，震源主频较低，导致地震波的分辨率有限，限制了其在探测浅... 详细信息

精准识别天然气水合物对于保障国家能源安全、优化能源结构和环境保护等方面都具有重要的战略意义。地震勘探技术是水合物勘查的重要手段，但海域多道地震勘探多采用气枪震源，震源主频较低，导致地震波的分辨率有限，限制了其在探测浅表层或细微地质结构中的能力。随着水合物勘查精度和难度日益增长，采用气枪震源的地震勘探技术已无法满足精细刻画水合物矿体的需要。因此，提高地震勘探技术的分辨率对于水合物勘查而言至关重要。本文介绍了一种基于电火花震源的小道距高分辨率地震探测技术，通过与气枪震源的对比分析，深入探讨了电火花震源的特点及其在海域水合物勘查中的应用，研究结果表明，电火花震源地震勘探技术在扩散型水合物和浅表层渗漏型水合物识别中都具有良好的应用效果，尤其是对于浅表层渗漏型水合物，电火花震源地震可以更好地识别出海底和浅部地层的振幅异常、流体运移通道和海底微地貌，可有效提高浅表层渗漏型水合物识别的可靠性。

关键词：高分辨率地震电火花震源天然气水合物地震属性

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非平衡界面动力学理论

金属学报 2025年第1期 29-42页

作者：王海丰蒲振新张建宝西北工业大学凝固技术国家重点实验室先进润滑与密封材料研究中心

界面是材料加工过程中组织控制的关键所在，故对其动力学过程的准确理论描述非常重要。本文从熔化过程中液/固界面、凝固过程中固/液界面和固态相变过程中固/固界面的共性之处出发，对基于尖锐界面的非平衡界面动力学发展历史和现状进... 详细信息

界面是材料加工过程中组织控制的关键所在，故对其动力学过程的准确理论描述非常重要。本文从熔化过程中液/固界面、凝固过程中固/液界面和固态相变过程中固/固界面的共性之处出发，对基于尖锐界面的非平衡界面动力学发展历史和现状进行了总结与分析。以二元合金凝固为例，本文首先介绍了局域非平衡条件下的界面动力学理论，包括界面动力学过程、稳态界面动力学理论和非稳态界面动力学理论。分析了一步跨界面溶质扩散和两步跨界面溶质扩散的物理本质。其次，介绍了完全非平衡条件下的界面动力学理论。对比分析了动力学能量方法和有效移动性方法在引入体积相非平衡扩散效应方面的应用情况。随后，简要介绍了部分溶质拖曳界面动力学理论。分析了当前引入部分溶质拖曳效应方法的不足。本文有望深化人们对非平衡界面动力学的认识与理解，同时为相关领域组织调控提供借鉴。最后，本文也对后续非平衡界面动力学理论的发展进行了展望。

关键词：界面动力学非平衡界面非平衡溶质扩散溶质拖曳效应

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