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剪切增稠液体的缓冲机理和力学性能

振动工程学报 2018年第6期31卷 966-973页

作者：赵鹏余慕春陈前邬照勇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 中国运载火箭技术研究院北京100076

剪切增稠液体(STF)是一种将纳米或微米级的颗粒分散到牛顿流体中而形成的非均质颗粒悬浮液。当冲击发生时,其表观黏度发生大幅度增大而变黏稠。冲击结束后,体系表观黏度降低,重新转变为液体。通过颗粒拥堵模型,解释了剪切增稠液体在冲... 详细信息

剪切增稠液体(STF)是一种将纳米或微米级的颗粒分散到牛顿流体中而形成的非均质颗粒悬浮液。当冲击发生时,其表观黏度发生大幅度增大而变黏稠。冲击结束后,体系表观黏度降低,重新转变为液体。通过颗粒拥堵模型,解释了剪切增稠液体在冲击过程中的耗能机理,同时计算了冲击杆在冲击过程中的加速度响应。采用低速冲击试验,测试了其抗冲击特性,与传统吸能材料AV-200进行了吸能对比;结果表明:颗粒拥堵模型合理解释了低速冲击试验中出现的局部硬化现象,规避了传统方法中边界对剪切增稠液体的影响问题。剪切增稠液体具有优异的缓冲特性。理论分析结果与试验结果的良好吻合验证了理论方法的有效性。该研究为剪切增稠液体在缓冲领域的应用提供了参考。

关键词：剪切增稠液体低速冲击试验缓冲效率颗粒拥堵模型附加质量

GFRP增强圆钢管在低速冲击荷载作用下的应变率效应

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高压物理学报 2019年第4期33卷 112-121页

作者：武启剑支旭东哈尔滨工业大学结构工程灾变与控制教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150090 哈尔滨工业大学土木工程防灾减灾工信部重点实验室黑龙江哈尔滨150090

讨论了玻璃纤维/环氧树脂复合材料(Glass Fiber Reinforced Plastic,GFRP)增强 Q235圆钢管在低速冲击荷载作用下的应变率效应。通过轴压试验和轴向低速冲击试验获得了试件在准静态和低速冲击状态下的力学响应(轴向荷载及轴向位移),为后... 详细信息

讨论了玻璃纤维/环氧树脂复合材料(Glass Fiber Reinforced Plastic,GFRP)增强 Q235圆钢管在低速冲击荷载作用下的应变率效应。通过轴压试验和轴向低速冲击试验获得了试件在准静态和低速冲击状态下的力学响应(轴向荷载及轴向位移),为后续仿真工作提供了依据。编写了可以考虑初始失效、损伤演化及应变率效应的 GFRP材料子程序(VUMAT),并基于ABAQUS 对构件的轴压及轴向冲击过程进行了仿真再现。通过仿真将不考虑应变率效应、只考虑钢管应变率效应、只考虑 GFRP 应变率效应、考虑钢管及 GFRP 应变率效应 4 种情况下的结果进行了对比分析。

关键词：应变率效应钢管玻璃纤维/环氧树脂复合材料低速冲击试验有限元模拟

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形状记忆合金增强复合材料力学试验分析

航空兵器 2023年第2期30卷 70-76页

作者：王亮迪许英杰王骏刘艳龙西北工业大学航宇材料结构一体化设计与增材制造装备技术国际联合研究中心西安710072 西北工业大学机电学院西安710072 西北工业大学无人系统技术研究院西安710072

针对碳纤维树脂基复合材料抗冲击性能差的问题,本文提出了一种内嵌超弹性形状记忆合金丝的碳纤维树脂基复合材料(SMA-CFRP)。采用热压罐成型工艺,选用SMA铺设层数、SMA铺设方向两个参数成型了4种CFRP复合材料样件,分别对其进行了单轴拉... 详细信息

针对碳纤维树脂基复合材料抗冲击性能差的问题,本文提出了一种内嵌超弹性形状记忆合金丝的碳纤维树脂基复合材料(SMA-CFRP)。采用热压罐成型工艺,选用SMA铺设层数、SMA铺设方向两个参数成型了4种CFRP复合材料样件,分别对其进行了单轴拉伸、低速冲击及三点弯曲试验。由于超弹性SMA丝具有独特的相变机制,在试验加载过程中,承受了准静态或动态载荷并吸收了部分能量,因此相较于CFRP,SMA-CFRP的极限拉伸强度最高提升了7.71%,且抗冲击性能显著提升。试验结果表明,内嵌超弹性SMA能显著改善CFRP在准静态和低速冲击载荷下的力学性能。

关键词：形状记忆合金碳纤维树脂复合材料单轴拉伸试验低速冲击试验三点弯曲试验

平纹编织复合材料层压板低速冲击后剩余强度分析

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平纹编织复合材料层压板低速冲击后剩余强度分析

作者：刘志昌南昌大学

学位级别：硕士

平纹编织型复合材料由于具有比强度高、质量轻和稳定性能好等特性,在航空等结构中的应用越来越广泛。但平纹编织复合材料抗冲击性能差,受冲击作用后结构内部容易出现纤维断裂、基体裂纹及分层等现象,严重损害结构的承载能力,从而引发安... 详细信息

平纹编织型复合材料由于具有比强度高、质量轻和稳定性能好等特性,在航空等结构中的应用越来越广泛。但平纹编织复合材料抗冲击性能差,受冲击作用后结构内部容易出现纤维断裂、基体裂纹及分层等现象,严重损害结构的承载能力,从而引发安全事故。为了评估结构的损伤容限,因此对复合材料受冲击后的压缩性能开展研究具有重要的意义。本文基于ASTM D7136标准对三种铺层层压板进行低速冲击试验,研究了其冲击损伤特性;采用Abaqus有限元分析软件进行了低速冲击过程的动态模拟,揭示其损伤规律。为分析层压板冲击后剩余强度,进行压缩试验,得到冲击能量与剩余强度的关系;并将有限元模拟中的冲击损伤后末状态作为压缩的数值模拟的起始状态来实现层压板冲击及冲击后压缩的衔接。最后,进行了湿热环境下含冲击损伤层压板的压缩试验。(1)对三种铺层层压板进行了不同能量的冲击试验,发现三条凹坑深度-冲击能量曲线都会出现拐点;通过超声C扫描得出,在拐点前层压板内部主要出现分层损伤,拐点后冲击背面伴随有纤维断裂及基体开裂现象。建立层压板冲击模型,采用Hashin失效准则对面内损伤进行预判,引入cohesive单元模拟层间损伤,并采用Quads准则作为界面初始损伤判据。计算结果显示层压板分层损伤面积类似花生状、椭圆形等,分层损伤面积也与试验值接近。三种层压板的分层损伤都是由冲击背面向正面扩展的,模拟结果也可以发现少量的纤维断裂损伤及基体开裂损伤。(2)含冲击损伤层压板压缩过程中出现局部屈曲以及分层扩展等现象,最终发生剪切分层失效。并且剩余强度会受冲击能量的影响,冲击能量越大,剩余强度就下降的越多;相比于无损层压板,其剩余强度都不同程度的下降了30%到62.5%。在含损伤层压板数值模拟后处理中发现:压缩损伤会在冲击损伤区域逐渐向周围扩展,并且90度铺层方向扩展的最快,45度和-45度次之,0度方向最慢;模拟的压缩破坏载荷较试验值比较吻合。(3)相比常温下含冲击损伤层压板,吸湿后的层压板破坏载荷下降超过10%,说明湿热效应会使层压板结构压缩性能降低。

关键词：平纹编织复合材料低速冲击试验剩余强度 Abaqus有限元模拟模拟湿热环境

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聚脲涂覆玻璃纤维复合板的抗冲击性能研究

聚脲涂覆玻璃纤维复合板的抗冲击性能研究

作者：覃尹星西南科技大学

学位级别：硕士

玻璃纤维增强复合材料由于其轻质高强的特点被广泛应用于抗冲击领域,但由于其多是层合结构,导致厚度方向抵抗较大冲击能量的能力较弱;同时聚脲是一种具有高弹性的粘弹性体,且对金属、混凝土、纤维复合材料的黏附性能强,已应用于军事和... 详细信息

玻璃纤维增强复合材料由于其轻质高强的特点被广泛应用于抗冲击领域,但由于其多是层合结构,导致厚度方向抵抗较大冲击能量的能力较弱;同时聚脲是一种具有高弹性的粘弹性体,且对金属、混凝土、纤维复合材料的黏附性能强,已应用于军事和民用方面。本文将探索聚脲-玻璃纤维复合板的抗冲击性能,为抗冲击领域提供一种新的结构形式,研究结果可为今后聚脲涂覆玻璃纤维复合板的应用提供理论支撑。本文首先通过聚脲涂层附着力试验验证了聚脲与玻璃纤维板之间粘结性能的可靠性。针对聚脲涂覆玻璃纤维复合板完成了系列低速冲击试验。从损伤形貌、能量耗散、最大中心变形、应变时程曲线等方面分析了聚脲涂覆玻璃纤维复合板的抗冲击性能,聚脲涂覆玻璃纤维复合板抗冲击性能从优到差为双面涂覆、背弹面涂覆、迎弹面涂覆。其次本文在试验的基础上使用Abaqus分析软件建立了聚脲涂覆玻璃纤维复合板的低速冲击数值模型,将数值模拟结果和试验结果进行对比,分析了聚脲-玻璃纤维复合板的低速冲击机理,研究了撞击杆形状对复合板抗冲击性能的影响规律以及不同组合方式下复合板的抗冲击性能。综合分析最大中心变形、能量耗散可以得出,在18m/s的冲击速度下,背弹面涂覆结构对平头撞击杆的抗冲击防护能力最强;聚脲作为夹层的复合板抗冲击力学性能优于聚脲作为涂覆层的复合板。最后本文在建立的数值模型基础上给出了冲击能量、玻璃纤维板厚度、聚脲涂层厚度、玻璃纤维板强度四个参数对聚脲涂覆玻璃纤维复合板抗冲击性能的影响规律。在此基础上提出将最大中心变形作为复合板损伤指标,对聚脲涂覆玻璃纤维复合板损伤程度进行了定性分析;利用多元非线性回归方法,基于损伤指标建立了低速冲击下聚脲涂覆玻璃纤维复合板抗冲击能力预测公式。

关键词：聚脲玻璃纤维复合板低速冲击试验 Abaqus数值模拟冲击力学性能

冲击/弯曲联合载荷作用下波纹夹心结构承载性能研究

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冲击/弯曲联合载荷作用下波纹夹心结构承载性能研究

复合材料层板冲击后分层扩展及剩余压缩强度研究

第十五届全国振动理论及应用学术会议（NVTA2023）

作者：王鸣鹤陈剑波刘羿阳刘敬喜华中科技大学船舶与海洋工程学院

船舶航行过程中,船用复合材料易受到波浪等外部环境引起的交变载荷、冲击载荷联合作用,引起结构的损伤失效。因此,本文针对碳纤维波纹夹心结构,采用试验及数值方法,对其在单次冲击、重复冲击、冲击/弯曲联合荷载下的失效模式和承载能力... 详细信息

船舶航行过程中,船用复合材料易受到波浪等外部环境引起的交变载荷、冲击载荷联合作用,引起结构的损伤失效。因此,本文针对碳纤维波纹夹心结构,采用试验及数值方法,对其在单次冲击、重复冲击、冲击/弯曲联合荷载下的失效模式和承载能力进行了研究,得到了试件在不同类型外载荷下的响应特性。研究得到了不同冲击能量与冲击次数对波纹夹芯结构损伤破坏的影响规律,分析了承受冲击后的时间失效模式及弯曲承载能力,可为船舶复合材料结构抗冲击/弯曲联合载荷性能提供参考。

关键词：波纹夹芯结构低速冲击试验仿真分析失效模式

来源： cnki会议评论

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复合材料层板冲击后分层扩展及剩余压缩强度研究