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三维编织复合材料加筋壳体的稳定性研究

哈尔滨工业大学学报 2004年第11期36卷 1511-1513页

作者：乙丛涛吴林志果立成曾涛哈尔滨工业大学复合材料研究所黑龙江哈尔滨150001

采用单胞几何模型(也称纤维几何模型)计算了编织复合材料的力学参数,并把其作为输入数据用来建立结构的有限元模型,进一步研究四向三维编织复合材料加筋壳体的稳定性问题,分析了结构编织参数对加筋壳体稳定性的影响.结果表明,合理选择... 详细信息

采用单胞几何模型(也称纤维几何模型)计算了编织复合材料的力学参数,并把其作为输入数据用来建立结构的有限元模型,进一步研究四向三维编织复合材料加筋壳体的稳定性问题,分析了结构编织参数对加筋壳体稳定性的影响.结果表明,合理选择结构的编织参数可以有效改善三维编织壳体的稳定性.

关键词：三维编织复合材料加筋壳体有限元稳定性

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三维编织复合材料圆柱壳的稳定性研究

哈尔滨工业大学学报 2003年第2期35卷 222-226页

作者：张雪丽果立成曾涛吴林志马力哈尔滨工业大学复合材料研究所黑龙江哈尔滨150001

采用MSC/NASTRAN大型有限元分析软件对含有损伤的三维编织复合材料壳体进行了分析 ,重点对影响三维编织复合材料圆柱壳体结构稳定性的因素如编织角、损伤程度等进行了研究 ,给出了相应的数值计算结果 .结果表明 ,编织角、局部损伤。

关键词：三维编织复合材料三胞模型圆柱壳有限元稳定性损伤

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3D打印连续纤维增强复合材料研究现状综述

航空学报 2021年第10期42卷 167-191页

作者：陈向明姚辽军果立成孙毅中国飞机强度研究所西安710065 哈尔滨工业大学航天学院航天科学与力学系哈尔滨150001

纤维增强复合材料因其优异的力学性能已被广泛应用于各工业领域,但由于传统制造工艺的限制,复合材料依然无法应用于一些具有复杂构型的结构。近年来,3D打印技术的快速发展有望实现复杂几何形状复合材料结构的有效制造,从而进一步拓展复... 详细信息

纤维增强复合材料因其优异的力学性能已被广泛应用于各工业领域,但由于传统制造工艺的限制,复合材料依然无法应用于一些具有复杂构型的结构。近年来,3D打印技术的快速发展有望实现复杂几何形状复合材料结构的有效制造,从而进一步拓展复合材料的应用范围。连续纤维增强复合材料3D打印技术的成熟应用对于中国高端装备的制造具有重要意义。从力学性能角度出发,对3D打印连续纤维增强复合材料的研究现状进行综述分析,重点分析了打印温度、打印层厚度、增强纤维类型、材料堆叠方式、纤维体积含量、打印扫描间距等工艺参数对复合材料力学性能的影响机制;讨论了3D打印复合材料在典型载荷下的力学性能及损伤演化规律,明确了影响/制约其力学性能的主要原因;介绍了3D打印复合材料的强度/刚度分析预测方法,并对研究发展趋势进行了总结和展望。

关键词： 3D打印连续纤维增强复合材料工艺参数力学性能损伤破坏机理

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含缺陷三维编织复合材料有效性能研究

哈尔滨工业大学学报 2011年第S1期43卷 38-41页

作者：仲苏洋果立成李宏刚赵兵哈尔滨工业大学航天科学与力学系哈尔滨150001

本文研究了含缺陷情况下的一种三维编织材料的有效力学性能.本文构建了该三维编织复合材料的单胞模型,并采用基于非均匀单元的有限元方法计算了该材料单胞的应力分布.得出了该材料的模量和泊松比等有效力学性能参数,并与用相同方法得出... 详细信息

本文研究了含缺陷情况下的一种三维编织材料的有效力学性能.本文构建了该三维编织复合材料的单胞模型,并采用基于非均匀单元的有限元方法计算了该材料单胞的应力分布.得出了该材料的模量和泊松比等有效力学性能参数,并与用相同方法得出的不含缺陷情况对应的结果进行了比较.研究表明,本文采用的方法对于具有复杂材料分布特征且含有缺陷的三维编织复合材料的力学性能分析非常有效.数值计算结果说明,三维编织材料中的缺陷使得材料整体的力学属性有一定的降低,但是缺陷对各有效力学属性分量的影响程度不同.

关键词：三维编织复合材料缺陷非均匀单元有限元有效性能

含随机空隙三维机织复合材料有效力学性能预报

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复合材料学报 2013年第S1期30卷 189-192页

作者：仲苏洋果立成解维华白晓明哈尔滨工业大学航天科学与力学系哈尔滨150001 哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所哈尔滨150008

本文研究了一种含随机空隙缺陷三维机织复合材料的有效力学性能。首先建立了该材料的代表性体积单元,即单胞,推导了基于非均匀单元的有限元法,应用该方法可以有效处理含有空隙的三维机织复合材料,而后计算了三维机织复合材料的主要方向... 详细信息

本文研究了一种含随机空隙缺陷三维机织复合材料的有效力学性能。首先建立了该材料的代表性体积单元,即单胞,推导了基于非均匀单元的有限元法,应用该方法可以有效处理含有空隙的三维机织复合材料,而后计算了三维机织复合材料的主要方向上的有效弹性模量和泊松比,并讨论了随机空隙缺陷的体积分数对整体有效力学属性的影响。

关键词：三维机织复合材料非均匀单元随机空隙有效力学属性

NiCr/ZrO_2功能梯度复合材料中混合型准静态裂纹启裂的数字散斑相关方法实验研究

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复合材料学报 2009年第6期26卷 150-154页

作者：金鑫吴林志孙雨果果立成于红军哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所哈尔滨150080

采用粉末冶金方法制备出NiCr/ZrO2功能梯度材料FGMs。通过2种断裂试件研究了材料梯度对混合型断裂行为的影响(FGM A试件,裂纹位于试件的弹性模量较大一侧;FGM B试件,裂纹位于试件的弹性模量较小一侧)。对2种断裂试件在非对称载荷下进行... 详细信息

采用粉末冶金方法制备出NiCr/ZrO2功能梯度材料FGMs。通过2种断裂试件研究了材料梯度对混合型断裂行为的影响(FGM A试件,裂纹位于试件的弹性模量较大一侧;FGM B试件,裂纹位于试件的弹性模量较小一侧)。对2种断裂试件在非对称载荷下进行准静态断裂实验,并利用数字散斑相关方法测得Ⅰ、Ⅱ型应力强度因子。结果表明:FGM A的裂纹的开裂角小于FGM B的开裂角;FGM A的弹性梯度对静态裂纹有保护作用;弹性模量的梯度变化和裂尖局部材料的断裂韧性会影响混合型裂纹的启裂。

关键词：功能梯度材料混合型裂纹数字散斑方法应力强度因子断裂韧性

Si晶体中60°位错与空位缺陷相互作用的分子动力学研究

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西安交通大学学报 2006年第11期40卷 1352-1356页

作者：杨立军孟庆元李根李成祥果立成哈尔滨工业大学航天科学与力学系哈尔滨150001 哈尔滨工业大学复合材料与结构研究所哈尔滨150001

为了研究晶格常数不匹配的异质结结构(Si1-xGex/Si)在生长过程中低温缓冲层内的位错运动特性,在Si晶体中建立了60°位错偶极子,以及相对于位错不同空间位置的5种六边形环状空位缺陷模型.基于分子动力学理论,并通过Parrinello-Rahman方... 详细信息

为了研究晶格常数不匹配的异质结结构(Si1-xGex/Si)在生长过程中低温缓冲层内的位错运动特性,在Si晶体中建立了60°位错偶极子,以及相对于位错不同空间位置的5种六边形环状空位缺陷模型.基于分子动力学理论,并通过Parrinello-Rahman方法施加剪应力使位错运动,研究了不同空间位置空位缺陷对于60°位错运动的影响,发现各种类型的空位缺陷均会阻碍位错运动,导致位错线弯曲,而位错远离空位缺陷的部分在交会过程中出现了先加速、后减速的现象.模拟结果表明:使位错不被钉扎住的临界外加剪应力随着温度的上升而减小,在上述模型中当温度达到300K以上就稳定于0.6 GPa附近,小于SiGe体系中的失配应力,说明空位缺陷不会成为60°位错的钉扎点,仅会对其运动产生迟滞.

关键词：分子动力学位错位错运动空位缺陷模拟

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机织复合材料损伤演化研究进展

中国科学：技术科学 2020年第7期50卷 876-896页

作者：果立成廖锋李志兴黄金钊赵九州郑滔哈尔滨工业大学航天科学与力学系哈尔滨150001

机织复合材料内部交织的纱线使得其相较于铺层复合材料具有更好的整体性和抗分层性能,但也使得这类材料的失效机理更加复杂,给此类材料的损伤演化研究带来了极大的挑战.本文从机织复合材料的试验技术、损伤演化模型与仿真方面总结和评... 详细信息

机织复合材料内部交织的纱线使得其相较于铺层复合材料具有更好的整体性和抗分层性能,但也使得这类材料的失效机理更加复杂,给此类材料的损伤演化研究带来了极大的挑战.本文从机织复合材料的试验技术、损伤演化模型与仿真方面总结和评述了机织复合材料损伤演化研究的现状.在试验技术方面,着重总结了表征机织复合材料损伤演化的试验手段,主要包括基于应变、声发射技术、红外特征和CT技术的损伤表征.概要地评述了各方法的使用条件以及面临的问题和挑战.在损伤演化模型和仿真方法方面,以材料受到的载荷特征为主线,总结了机织复合材料在静态、疲劳以及冲击载荷作用下的典型研究方法.基于上述总结,提出了未来机织复合材料损伤演化研究的发展方向,包括多手段集成的损伤机理表征、损伤关联的宏细观基础力学性能测试、宏细观强度准则及强度设计、机器学习算法与有限元等方法相结合的仿真模型以及复杂条件下基于数字孪生概念和全寿命周期的使役性能研究等.

关键词：机织复合材料损伤表征损伤机理损伤演化模型与仿真试验技术

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纤维桥联作用下的复合材料Ⅰ型疲劳分层扩展

航空学报 2024年第18期45卷 177-191页

作者：姚辽军魏景超陈向明啜明月李含月果立成哈尔滨工业大学航天学院航天科学与力学系哈尔滨150001 中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室西安710065

先进复合材料以其优异的力学性能及在结构减重方面的巨大潜力已经广泛应用于航空航天领域,其用量多少已经成为衡量一个国家高端装备技术发展水平的重要标志之一。疲劳分层是导致航空航天复合材料结构失效的重要原因,纤维桥联对疲劳分层... 详细信息

先进复合材料以其优异的力学性能及在结构减重方面的巨大潜力已经广泛应用于航空航天领域,其用量多少已经成为衡量一个国家高端装备技术发展水平的重要标志之一。疲劳分层是导致航空航天复合材料结构失效的重要原因,纤维桥联对疲劳分层扩展存在显著影响。同时,不同断裂模式下,复合材料抵抗Ⅰ型疲劳分层扩展的能力最低。因此,针对纤维桥联作用下的复合材料Ⅰ型疲劳分层扩展问题开展研究,具有十分重要的意义。本文对作者课题组近年来开展的相关研究工作进行了系统总结和介绍,重点对以下问题进行了分析讨论:纤维桥联对疲劳分层扩展的影响规律及机理;纤维桥联作用下的疲劳分层扩展模型和分析方法;疲劳分层扩展分析模型的应用和验证。研究表明,纤维桥联对疲劳分层扩展存在显著的抑制作用,将导致疲劳分层扩展速率随分层扩展长度的增加而显著下降;纤维桥联在疲劳分层扩展中的作用机理与静态分层扩展存在不同,疲劳分层扩展主要的能量耗散集中于分层前缘附近,桥联纤维中的能量耗散相对有限;并且纤维桥联强弱对疲劳分层前缘的损伤失效机制无显著影响。因此,采用作用于分层前缘处的应变能释放率作为疲劳裂纹扩展相似性参数,能够对纤维桥联作用下的复合材料Ⅰ型疲劳分层扩展进行有效的分析和表征,满足疲劳裂纹扩展相似性假设的基本要求;以此为基础,采用双参数形式的疲劳分层扩展准则,能够有效考虑应力比的影响,实现不同载荷工况下复合材料Ⅰ型疲劳分层扩展行为的有效分析和表征。

关键词：疲劳分层纤维桥联相似性原理疲劳分层扩展准则复合材料