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含缺陷变刚度层合板屈曲性能的数值分析方法

航空学报 2023年第24期44卷 200-211页

作者：黄艳王喆陈普会南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083 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

为研究间隙与重叠缺陷对变刚度层合板屈曲性能的影响,首先采用缺陷占比表征局部区域内材料含缺陷的程度,基于代表性体积单元(RVE)提出了含缺陷材料的简化模型,建立了含缺陷材料性能的计算方法。其次采用二值图像法对有限元模型中的单元... 详细信息

为研究间隙与重叠缺陷对变刚度层合板屈曲性能的影响,首先采用缺陷占比表征局部区域内材料含缺陷的程度,基于代表性体积单元(RVE)提出了含缺陷材料的简化模型,建立了含缺陷材料性能的计算方法。其次采用二值图像法对有限元模型中的单元进行了缺陷定位与占比识别,结合提出的性能计算方法赋予不同单元不同的材料性能。最终通过该有限元模型计算了含缺陷层合板的屈曲性能,与试验结果的对比表明本文方法得到的屈曲性能与试验结果吻合良好,预测结果的误差在7%以内,验证了本文方法的有效性。同时本文方法的预测精度受网格尺寸影响较小,能有效降低计算成本。

关键词：变刚度层合板制造缺陷代表性体积单元(RVE) 缺陷占比屈曲

基于试验及数值仿真的复合材料单钉双剪连接件失效研究

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西北工业大学学报 2023年第3期41卷 471-479页

作者：黄艳任飞翔陈普会南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室江苏南京210016 中国航空工业集团有限公司成都飞机设计研究所四川成都610091

为研究ZT7G/LT-03A碳纤维环氧树脂复合材料单钉双剪连接件的力学性能,对3种铺层与3种宽度的层合板开展了复合材料单钉双剪试验,分析了不同铺层比例、宽径比对失效载荷与失效模式的影响。采用渐进损伤失效分析方法对试件的失效过程进行... 详细信息

为研究ZT7G/LT-03A碳纤维环氧树脂复合材料单钉双剪连接件的力学性能,对3种铺层与3种宽度的层合板开展了复合材料单钉双剪试验,分析了不同铺层比例、宽径比对失效载荷与失效模式的影响。采用渐进损伤失效分析方法对试件的失效过程进行了有限元模拟,模型与试件的失效模式以及失效载荷吻合良好,验证了模型的准确性。在此基础上,研究了初次掉载时层合板各个铺层的应力分布与损伤状况,并进一步探究了整个加载历程中不同铺层比例与宽径比对连接件性能的影响。结果表明,当层合板的宽径比增加时,失效模式由拉伸失效转变为挤压失效,而在一定范围内改变铺层比例时,失效模式基本不受影响。

关键词：复合材料挤压强度单钉双剪连接铺层比例宽径比

基于多学科耦合的复合材料帽型加筋板制造仿真

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复合材料学报 2021年第12期38卷 4150-4160页

作者：史明陈普会南京航空航天大学航空学院南京210016

民机复合材料帽型壁板自动化制造包含自动铺丝(AFP)和热压罐固化过程,工艺复杂,故有必要对其进行理论研究和建模。分别建立粘弹性力学和多孔渗流耦合模型对铺丝过程进行仿真;建立复合材料热传导、化学交联反应、固化动力学、多孔介质渗... 详细信息

民机复合材料帽型壁板自动化制造包含自动铺丝(AFP)和热压罐固化过程,工艺复杂,故有必要对其进行理论研究和建模。分别建立粘弹性力学和多孔渗流耦合模型对铺丝过程进行仿真;建立复合材料热传导、化学交联反应、固化动力学、多孔介质渗流和材料性能时变性耦合模型对固化过程进行仿真。应用所建立的耦合模型对AS4/3051-6系列碳纤维/环氧树脂(CFRP)预浸料热压罐固化制备复合材料平板工艺进行仿真,并将其结果与实验结果对比,验证了此方法的有效性。随后,将此方法应用于大型复合材料帽型壁板制造过程仿真,仿真结果表明:(1) AFP头在经过帽型腔体时存在下陷,下陷量与硅橡胶气囊支撑性能相关,应用本文设计芯模下陷量仿真值为原先的38%,铺丝头对蒙皮的影响面积仿真值为原先的30%;(2)帽型加筋板内部温度与工艺温度不同,其最高温度出现在保温过程结束后升温阶段初期,预测值为工艺温度的106%,且接合处内外层温度差别明显;(3)帽型加筋壁板内部黏度随时间先减小后急剧上升,内层黏度较外层黏度变化速率更大;(4)帽型加筋板蒙皮平均厚度预测值由成型前的4.5 mm减少至4 mm,测量厚度为3.88 mm,仿真误差为3.1%。

关键词：多学科耦合 CFRP复合材料帽型加筋板过程仿真自动化制造芯模

基于深度学习的复合材料开孔板拉伸失效行为预测

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南京航空航天大学学报 2024年第3期56卷 468-477页

作者：崔翼扬陈普会南京航空航天大学航空学院南京210016

为研究复合材料开孔板在拉伸载荷下的失效行为,基于开孔板的拉伸试验建立了高精度的有限元仿真模型,并批量生成了拉伸载荷-位移曲线的数据集。提出了一种双长短时记忆(Long short-term memory,LSTM)神经网络模型用于预测载荷-位移曲线,... 详细信息

为研究复合材料开孔板在拉伸载荷下的失效行为,基于开孔板的拉伸试验建立了高精度的有限元仿真模型,并批量生成了拉伸载荷-位移曲线的数据集。提出了一种双长短时记忆(Long short-term memory,LSTM)神经网络模型用于预测载荷-位移曲线,其中第1个LSTM模型进行输入特征的提取,第2个LSTM模型直接给出载荷-位移曲线的预测。结果表明:这一模型能够高效、准确地预测开孔板的拉伸载荷-位移曲线,在测试集上的决定系数R2可以达到0.9755,关键特征如初始刚度E0的预测误差仅为1.85%,极限载荷Fmax的预测误差仅为2.16%。

关键词：复合材料开孔板失效行为预测载荷-位移曲线深度学习长短时记忆模型

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复合材料平尾接头力学性能研究

南京航空航天大学学报 2022年第1期54卷 114-120页

作者：强锋陈普会阳奥南京航空航天大学航空学院南京210016 上海飞机设计研究院上海201206

针对某平尾中央翼与外翼前梁连接接头,设计了复合材料接头试验件。根据平尾接头实际载荷工况及试验件构型,设计了特定的试验夹具,确定了静力试验方案。通过静力试验,得到了试验件在实际载荷工况下的静力极限载荷和破坏模式。并采用ABAQU... 详细信息

针对某平尾中央翼与外翼前梁连接接头,设计了复合材料接头试验件。根据平尾接头实际载荷工况及试验件构型,设计了特定的试验夹具,确定了静力试验方案。通过静力试验,得到了试验件在实际载荷工况下的静力极限载荷和破坏模式。并采用ABAQUS有限元软件,对中央翼前梁接头、外翼前梁接头试验件进行静力分析,有限元预测结果和试验结果吻合较好,证明了有限元模型的准确性。数值计算结果表明:接头在静力载荷工况下,孔边产生应力集中,导致孔边纤维破坏并向周围扩展,最终失去承载能力。

关键词：复合材料螺栓连接数值模拟接头设计极限载荷

考虑孔隙随机性的SiC/SiC复合材料力学性能参数概率分析

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应用力学学报 2023年

作者：李亚星李洪双陈普会南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室

复合材料组分与结构较普通金属或合金更为复杂，除基体与纤维外还随机分布有孔隙、夹杂等，这些缺陷将对材料力学性能造成不可忽略的影响，因而其力学性能参数具有较大分散性。为研究随机因素对材料力学性能参数的影响，需结合统计方法... 详细信息

复合材料组分与结构较普通金属或合金更为复杂，除基体与纤维外还随机分布有孔隙、夹杂等，这些缺陷将对材料力学性能造成不可忽略的影响，因而其力学性能参数具有较大分散性。为研究随机因素对材料力学性能参数的影响，需结合统计方法进行概率分析。本文基于单胞理论建立SiC/SiC复合材料有限元分析模型，根据材料特性调整组分材料的本构模型，并借周期性边界条件建立细观模型与宏观力学性能参数间的联系。利用CT扫描技术和统计数据处理方法识别出了孔隙率和孔隙位置的概率分布类型。考虑孔隙随机性，利用有限元方法结合统计方法获得SiC/SiC复合材料宏观力学性能参数的概率分布和分散性。本文计算获得了SiC/SiC复合材料纵向及横向拉伸弹性模量和强度的概率分布，分析了孔隙率和孔隙位置随机性对SiC/SiC复合材料纵向及横向拉伸弹性模量和强度的影响方式及影响程度，为SiC/SiC复合材料的精细化设计及应用提供了参考。

关键词：编织复合材料单胞模型多尺度随机性力学性能概率分析

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同方期刊数据库

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一种早产儿保暖固定装置的设计与应用

中华危重病急救医学 2024年第2期36卷 205-207页

作者：李会仙首都医科大学附属北京儿童医院保定医院NICU 河北保定071000

目的自制早产儿保暖固定装置,并探讨其临床应用效果。方法设计早产儿保暖固定装置,并用于临床。选取首都医科大学附属北京儿童医院保定医院新生儿科病房于2022年1月至6月收治的60例早产儿作为对照组,2022年7月至12月收治的60例早产儿作... 详细信息

目的自制早产儿保暖固定装置,并探讨其临床应用效果。方法设计早产儿保暖固定装置,并用于临床。选取首都医科大学附属北京儿童医院保定医院新生儿科病房于2022年1月至6月收治的60例早产儿作为对照组,2022年7月至12月收治的60例早产儿作为试验组。对照组早产儿使用阿童木暖箱辐射保暖、约束带或人为约束的方式进行脐静脉置管或中心静脉置管。试验组早产儿使用自行设计的早产儿保暖固定装置于阿童木暖箱中辐射保暖进行置管。记录两组早产儿置管时间、肢体脱出次数、置管参与人数、置管20 min至置管结束时的体温,并计算发生低体温(0.05〕。与对照组比较,试验组置管时间明显缩短(min:21.30±0.43比30.02±0.64,P<0.01),肢体脱出次数明显减少(0次:70.0%比33.3%,1次:26.7%比50.0%,P<0.01),置管参与人数明显减少(人:1.77±0.06比2.37±0.06,P<0.01)。试验组早产儿低体温发生率明显低于对照组〔6.12%(6/98)比26.50%(31/117),χ^(2)=15.536,P<0.01〕。结论早产儿保暖固定装置使用方便,可有效缩短置管时间,节约人力资源,减少早产儿低体温发生。

关键词：中心静脉置管早产儿保暖设计应用

复合材料层合板低速冲击损伤分析的连续介质损伤力学模型

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力学学报 2015年第3期47卷 458-470页

作者：李念陈普会南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点试验室南京210016

针对复合材料层合板低速冲击损伤问题,提出了一种各向异性材料连续介质损伤力学模型,模型涵盖损伤表征、损伤起始判定和损伤演化法则3个方面.通过材料断裂面坐标下的损伤状态变量矩阵完成损伤表征,并考虑断裂面角度的影响,建立了主轴坐... 详细信息

针对复合材料层合板低速冲击损伤问题,提出了一种各向异性材料连续介质损伤力学模型,模型涵盖损伤表征、损伤起始判定和损伤演化法则3个方面.通过材料断裂面坐标下的损伤状态变量矩阵完成损伤表征,并考虑断裂面角度的影响,建立了主轴坐标系下的材料损伤本构关系.损伤起始由卜克(Puck)失效准则预测,损伤演化由断裂面上的等效应变控制,服从基于材料应变能释放的线性软化行为.模型区分了纤维损伤和基体损伤,并根据冲击载荷下层内产生多条基体裂纹继而扩展至界面形成层间裂纹(分层)的试验观察,引入基体裂纹饱和密度参数表征层间分层.以[0_3/45/-45]_S和[45/0/-45/90]_(4S)两种铺层的复合材料层合板为例,预测了不同冲击能量下复合材料层合板的低速冲击损伤响应参数,试验结果证明了连续介质损伤力学模型的有效性.模型在不同网格密度下的计算结果表明单元特征长度的引入可以在一定程度上降低损伤演化阶段对网格密度的依赖性.

关键词：低速冲击连续介质损伤力学模型基体裂纹饱和密度参数卜克准则网格依赖性

分段水力压裂弱化采场坚硬顶板围岩控制技术研究

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煤炭科学技术 2022年第8期50卷 50-59页

作者：牛同会国能神东煤炭集团有限责任公司陕西榆林719000

针对神东矿区布尔台煤矿42煤层覆岩存在坚硬顶板,回采生产中采空区顶板大范围悬顶不垮落诱发的强矿压显现限制了矿井安全生产这一现状,通过理论分析以及现场工业试验,对坚硬顶板覆岩结构简化力学模型进行分析,分析了坚硬顶板悬顶受力特... 详细信息

针对神东矿区布尔台煤矿42煤层覆岩存在坚硬顶板,回采生产中采空区顶板大范围悬顶不垮落诱发的强矿压显现限制了矿井安全生产这一现状,通过理论分析以及现场工业试验,对坚硬顶板覆岩结构简化力学模型进行分析,分析了坚硬顶板悬顶受力特征及其对矿压显现的影响;进一步提出了对工作面顶板施工定向水力压裂措施来弱化坚硬顶板岩层,控制其垮落,揭示了水力压裂弱化坚硬顶板降低回采期间矿压显现的机理;结合42202工作面现场工程条件,确定了顶板坚硬岩层层位,并对水力压裂方案、参数进行优化设计,并在施工中监测水力裂缝扩展、水压及注水量变化,分析水力压裂技术对坚硬顶板岩层的控顶效果。综合研究结果表明:对42202工作面覆岩粉砂岩层施工水力压裂措施后,顶板岩层有效弱化,压裂卸压影响区域内工作面来压强度整体降低,尤其是来压峰值压力降幅明显,降低约10%;来压步距降低4%;来压前支架平均阻力降低2.6%;来压时支架平均阻力降低6.8%;动载系数降低4%;工作面煤壁片帮得到遏制;同时,辅运巷道两帮及顶底变形量分别减小100、30 mm;辅运巷道浅部及深部围岩应力分别降低2.5、1 MPa,锚杆、锚索受力分别下降29、22 kN,反映出对坚硬顶板施工定向水力压裂能有效降低工作面矿压显现,避免形成强烈冲击,可满足安全生产要求。

关键词：坚硬顶板分段水力压裂矿压显现弱化顶板来压步距