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补片形状对修补的杨木单板力学性能的影响

东北林业大学学报 2023年第2期51卷 123-127,137页

作者：刘诚刘伟花军司竹君东北林业大学哈尔滨150040

以同一批次旋切杨木单板为试验对象,设计船形、菱形、锯齿形、双圆形、蝶形5种补片(为与仿真试验进行对比,试验单板及补片的尺寸均依据相关标准及仿真尺寸进行设计),用环氧树脂胶黏剂进行粘贴,制备静态拉伸试验试件;按照国家标准GB/T 36... 详细信息

以同一批次旋切杨木单板为试验对象,设计船形、菱形、锯齿形、双圆形、蝶形5种补片(为与仿真试验进行对比,试验单板及补片的尺寸均依据相关标准及仿真尺寸进行设计),用环氧树脂胶黏剂进行粘贴,制备静态拉伸试验试件;按照国家标准GB/T 36408—2018《木结构用单板层积材》、GB/T 14017—2009《木材横纹抗拉强度实验方法》,应用济南试金WDW-300E微机控制电子式万能试验机,对5种补片每组设置的20个单板试样进行木材顺纹抗拉试验,测定补片修补单板断裂应力值、应用扫描电子显微镜观测补片修补单板断裂的微观形态。应用数值模拟方法,依据汉克森(Hankinson)失效理论,对设计的5种补片形状的修补单板仿真模型进行拉伸模拟试验,计算5种不同补片形状修补单板仿真模型的断裂失效应力值。对比实测与仿真试验结果,检验仿真的有效性,分析木质单板缺陷挖补技术中补片形状对修补的木质单板力学性能的影响及单板的断裂模式。结果表明:①5种补片中,除菱形补片外,其余单板的失效单元均沿45°方向延伸,在电镜观测下试样断裂位置显示有多处细胞壁发生断裂,这些细胞与板壁的断裂细胞壁相连形成了宏观裂缝。②在数值模拟与实测中,蝶形、菱形补片修补后单板的承载能力均较大,其失效载荷值分别为31.3、29.7 MPa;菱形、锯齿形、双圆形、蝶形4种形状的补片,比船形补片的承载能力提升了25.52%~30.18%;蝶形补片的承载能力最大且与节子形状契合度最高。③仿真与实测,差值均在12.1%以内,验证了仿真的可行性。

关键词：杨木木材单板补片形状单板力学性能

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补片形状对复合材料结构胶接修理效果的影响

粘接 2014年第8期35卷 49-51页

作者：李艳李小雷空军第一航空学院航空修理工程系河南信阳464000

以圆孔型损伤为例,采用三维有限元模型分析了复合材料胶接修理时补片形状对其承载能力的影响。结果表明,在胶层面积、补片材料和修理工艺等参数不变的前提下,圆形补片比矩形补片能显著提高复合材料结构胶接修理的承载能力;对于相同的矩... 详细信息

以圆孔型损伤为例,采用三维有限元模型分析了复合材料胶接修理时补片形状对其承载能力的影响。结果表明,在胶层面积、补片材料和修理工艺等参数不变的前提下,圆形补片比矩形补片能显著提高复合材料结构胶接修理的承载能力;对于相同的矩形补片,当其长边平行于外力方向时更有利提高复合材料结构胶接修理的承载能力。

关键词：补片形状复合材料有限元法胶接修理

补片形状对复合材料胶接修补结构疲劳寿命剩余强度的影响

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补片形状对复合材料胶接修补结构疲劳寿命剩余强度的影响

基于多尺度分析的平纹机织复合材料贴补结构抗冲击性能研究

第十九届全国复合材料学术会议

作者：李克楠李成铁瑛郑州大学机械工程学院

针对疲劳载荷作用下的复合材料胶接修补层合板,发展了胶接修补结构疲劳逐渐累积损伤和剩余强度预测方法。建立含不同补片形状复合材料胶接修补疲劳损伤模型,并提出相应的损伤退化模式及材料最终失效准则,实现对不同补片形状贴片修补的... 详细信息

针对疲劳载荷作用下的复合材料胶接修补层合板,发展了胶接修补结构疲劳逐渐累积损伤和剩余强度预测方法。建立含不同补片形状复合材料胶接修补疲劳损伤模型,并提出相应的损伤退化模式及材料最终失效准则,实现对不同补片形状贴片修补的胶接修补结构在疲劳载荷作用下的疲劳寿命及一定疲劳循环次数下胶接结构剩余刚度进行分析。损伤模型结果表明,补片形状是胶接修补的重要设计参数。斜放的方形补片对于疲劳寿命的修补效果最佳。平放的六边形补片对于修补后层合板剩余强度度提升效果最好,斜放的方形补片的修补效果最好。

关键词：复合材料补片形状三维疲劳损伤模型剩余强度

来源： cnki会议评论

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振动与冲击 2022年第19期41卷 188-197页

作者：皮晓璠铁瑛胡明浩郑州大学机械与动力工程学院郑州450001

由于平纹机织复合材料修补结构对冲击荷载下产生的响应具有多尺度的影响,采用多尺度方法建立数值分析模型,对平纹机织和单向铺层复合材料修补结构冲击响应间的差异进行研究;同时,对不同冲击能量下平纹机织复合材料修补结构的损伤演化和... 详细信息

由于平纹机织复合材料修补结构对冲击荷载下产生的响应具有多尺度的影响,采用多尺度方法建立数值分析模型,对平纹机织和单向铺层复合材料修补结构冲击响应间的差异进行研究;同时,对不同冲击能量下平纹机织复合材料修补结构的损伤演化和补片形状对结构抗冲击性能的影响也开展了研究。通过建立纤维束微观和代表性单元(representative volume element,RVE)细观模型,预测细观材料性能,进一步采用局部均匀化方法得到平纹机织复材的宏观交叉层合板等效模型(Equivalent cross-ply laminate,ECPL),完成修补结构多尺度抗冲击损伤性能分析模型构建;利用连续损伤力学模型和三维Hashin准则对冲击过程中修补结构损伤演化进行分析,并通过落锤冲击试验力和能量曲线验证了数值模型的准确性。数值和试验结果表明:平纹机织修补结构较单向层合板修补结构具有更好的抗冲击性能;其冲击损伤主要沿着0/90方向分布,随着冲击能量的提高,主要承力部位由补片转移到母板;当冲击能量达到12 J时,胶层开始出现失效脱落现象;圆形补片修补的平纹机织结构具有更好的抗冲击性能。

关键词：平纹机织复合材料贴补修补损伤演化补片形状抗冲击性能

铺层形状对复合材料粘接修复铝合金结构性能的影响

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中国胶粘剂 2020年第12期29卷 17-21,26页

作者：戴京涛刘浩东赵培仲苏洪波董世康汪余博尚晨曲利峰海军航空大学青岛校区山东青岛266041 中国人民解放军91286部队山东青岛266003 中国人民解放军驻167厂军事代表室四川成都610000

通过湿铺方式制备了复合材料补片,并利用该补片开展了受损铝合金试样的粘接修复,研究了补片铺层形状对试件疲劳性能和拉伸性能的影响。研究结果表明:补片铺层形状对试件疲劳性能和拉伸性能均具有一定的影响。在同等条件下,正三角形铺层... 详细信息

通过湿铺方式制备了复合材料补片,并利用该补片开展了受损铝合金试样的粘接修复,研究了补片铺层形状对试件疲劳性能和拉伸性能的影响。研究结果表明:补片铺层形状对试件疲劳性能和拉伸性能均具有一定的影响。在同等条件下,正三角形铺层对破孔和铣槽两类损伤修复试件的疲劳性能和拉伸性能的提升效果最佳,其中疲劳寿命分别提高5.86倍和2.82倍,临界裂纹长度分别增加6.12和8.31 mm,性能恢复系数H分别为87.3%和87.0%,性能提高系数T分别为27.1%和9.6%。

关键词：复合材料补片形状粘接修理疲劳性能裂纹扩展拉伸性能

不同冲击速度下复合材料修补结构的失效分析研究

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不同冲击速度下复合材料修补结构的失效分析研究

作者：王林鹏郑州大学

学位级别：硕士

20世纪40年代复合材料开始被应用于航空、电子领域,随着人们对复合材料优越性能认识的不断加深,现在复合材料广泛应用于航空航天、船舶制造、防护装备、机械制造等各个领域。随着复合材料在飞机结构及防护装备等领域越来越广泛的应用,... 详细信息

20世纪40年代复合材料开始被应用于航空、电子领域,随着人们对复合材料优越性能认识的不断加深,现在复合材料广泛应用于航空航天、船舶制造、防护装备、机械制造等各个领域。随着复合材料在飞机结构及防护装备等领域越来越广泛的应用,复合材料的冲击损伤问题,受到越来越多的重视。复合材料层合板由两层或两层以上单层板压制而成。纤维之间、纤维与基质之间、层与层之间容易发生纤维断裂、基质开裂和分层等不同形式的失效。为了提高复合材料的抗冲击性能,通常选用高模量、高强度的基体,同时在一定范围内增加纤维含量。冲击损伤按冲击能量大小可分为三类:高能量、中等能量和低能量冲击损伤。高速冲击损伤,如子弹、高速粒子冲击,可以造成层合板贯穿性损伤,并且出现小范围的分层和比较平整的纤维断裂;中等能量冲击时不发生贯穿损伤,在冲击点附近出现纤维断裂,层合板弯曲变形造成的大范围分层和背面的纤维断裂。低能量冲击损伤为不可见损伤,在复合材料内部出现基体开裂或者轻微的纤维断裂。本文主要研究了复合材料修补结构在冲击作用下各个子层的失效情况,以及讨论了不同形状、不同尺寸补片的修补效果。首先,本文建立了子弹低速冲击复合材料层合板模型,得到子弹在冲击过程中的力-位移曲线,并将数值结果与实验结果对比,验证模型的有效性。其次,本文分别建立了子弹高速冲击复合材料修补结构模型和子弹中速冲击复合材料修补结构模型,分析了复合材料母板每个子层在冲击过程中的材料失效以及损伤孔的存在对失效结果的影响。最后,本文分析了不同形状、不同尺寸补片对修补效果的影响。

关键词：复合材料层合板修补结构补片尺寸补片形状