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大展弦比混杂复合材料后掠翼静气动弹性性能的研究
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作者 张升 王军利 +3 位作者 刘菊蓉 周杨 王康杰 王佳欢 《机械强度》 北大核心 2026年第4期47-56,共10页
【目的】针对大展弦比后掠翼在气动载荷下的几何非线性问题,探究碳/玻璃纤维混杂比及铺层角度对机翼弯扭耦合变形及气动特性的影响规律,旨在为该类机翼的结构设计与剪裁提供参考。【方法】首先,基于计算流体力学/计算结构动力学(Computa... 【目的】针对大展弦比后掠翼在气动载荷下的几何非线性问题,探究碳/玻璃纤维混杂比及铺层角度对机翼弯扭耦合变形及气动特性的影响规律,旨在为该类机翼的结构设计与剪裁提供参考。【方法】首先,基于计算流体力学/计算结构动力学(Computational Fluid Dynamics/Computational Structural Dynamics,CFD/CSD),采用松耦合算法开展双向流固耦合分析,建立大展弦比后掠翼的静气动弹性计算模型,并通过DLR-F6翼身组合体试验数据验证了该方法的准确性;其次,对比线性与非线性求解结果的差异,明确几何非线性的影响;然后,分别研究5种碳/玻璃纤维混杂比及5种铺层角度方案下机翼的弯曲、扭转变形规律;最后,分析非线性弹性变形对最优混杂比机翼气动特性的影响。【结果】结果表明,线性求解方法因未考虑展向变形,在8°攻角下,翼尖位移偏差达0.77%;当碳/玻璃纤维混杂比为3∶1时,相较于纯碳纤维机翼,翼尖负担转角仅增大2.1%,而成本显著降低;铺层角度为±45°时,机翼扭转刚度最大,负扭转变形最小;3∶1混杂比机翼的升力系数与阻力系数较纯碳纤维机翼略有降低,纵向稳定性仅下降3.7%。采用3∶1碳/玻璃纤维混杂比及±45°铺层角度,可在保证机翼力学性能与气动效率的同时有效控制制造成本,为大柔性机翼的工程应用提供参考。 展开更多
关键词 大展弦比 碳/玻璃纤维 几何非线性 弯扭耦合 气动特性
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复合材料-金属多钉连接结构新型设计与承载特性
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作者 杨卜麟 陈普会 《南京航空航天大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期117-126,共10页
高比强度复合材料因缺乏载荷重新分配的能力,其连接结构设计成为复合材料结构设计的重点和难点。本文根据紧固件载荷的协调/平衡理论计算方法,提出了一种用于承受极高静载荷的复合材料多钉连接结构设计方案;利用ABAQUS软件对设计方案进... 高比强度复合材料因缺乏载荷重新分配的能力,其连接结构设计成为复合材料结构设计的重点和难点。本文根据紧固件载荷的协调/平衡理论计算方法,提出了一种用于承受极高静载荷的复合材料多钉连接结构设计方案;利用ABAQUS软件对设计方案进行校核,并对可能存在的尺寸公差对钉载分布的影响进行研究。研究发现:在连接结构上加工阶梯孔预留螺栓的变形空间,可以有效地改善金属结构与复合材料结构之间的刚度匹配问题,而施加预紧力可以有效地提高连接结构的最大承载能力。本文所提出的阶梯孔构型设计,对于6排螺栓连接结构可将其最大的螺钉承载比例从36.06%降低至18.14%,相对传统连接结构承载能力提升19.62%,这种方案对加工精度要求不高,且在加载的全过程均能有效地控制螺栓承载比例。研究结果对高承载需求的连接结构设计提供了参考。 展开更多
关键词 飞行器设计 钉载分配 有限元 复合材料 紧固件连接 多排钉
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工艺参数对胶螺混合连接性能的影响研究
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作者 陈培林 沈金屹 +2 位作者 胡俊山 王翰诚 田威 《南京航空航天大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期82-96,共15页
为探究拧紧力矩、胶层厚度及螺孔配合量等湿装配工艺参数对编织型复合材料胶螺混合连接结构力学性能及失效模式的影响规律,制备单搭接试件并开展拉伸力学性能试验,采用三维Linde准则与内聚力单元建立胶螺混合连接结构有限元仿真模型,分... 为探究拧紧力矩、胶层厚度及螺孔配合量等湿装配工艺参数对编织型复合材料胶螺混合连接结构力学性能及失效模式的影响规律,制备单搭接试件并开展拉伸力学性能试验,采用三维Linde准则与内聚力单元建立胶螺混合连接结构有限元仿真模型,分析不同连接工艺参数对连接结构力学性能、接头刚度分布及损伤演化特征的影响。结果表明:不同拧紧力矩下连接结构具有不同力学性能和失效形式,当拧紧力矩从0 N·m增加至5 N·m时,连接结构的胶层损伤形式逐渐由界面破坏转变内聚破坏,结构失效形式发生变化;胶层厚度的变化会使胶螺混合连接结构的螺栓载荷分担率发生变化,导致其力学性能发生变化,对结构的纤维损伤、基体损伤、分层损伤分布的影响较小,当胶层厚度为0.5 mm时,连接结构性能达到最佳,此时连接结构的载荷分担率最小;随着螺孔配合量的增加,连接接头的刚度先增大后缓慢减小,当间隙量超过0.7%,连接接头中的螺栓与胶层不能协同变形导致其承载能力下降。 展开更多
关键词 复合材料 湿装配工艺 胶螺混合连接结构 有限元模型 力学性能 失效形式
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通用飞机复合材料结构特征与发展分析
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作者 佟德喜 《军民两用技术与产品》 2026年第2期17-21,共5页
本文以国内具有代表性的领世AG300、小鹰500、小鹰600B及海鸥300四款通用飞机为研究对象,系统梳理了复合材料在关键部位的典型结构形式、应用特点及铺层设计。研究重点分析了复合材料在实现飞机轻量化、长航时、低油耗等性能方面的技术... 本文以国内具有代表性的领世AG300、小鹰500、小鹰600B及海鸥300四款通用飞机为研究对象,系统梳理了复合材料在关键部位的典型结构形式、应用特点及铺层设计。研究重点分析了复合材料在实现飞机轻量化、长航时、低油耗等性能方面的技术优势与实现路径。研究表明,我国通用飞机复合材料技术已实现从次承力构件到主承力结构、从玻璃纤维到碳纤维、从手糊工艺到先进成型工艺的跨越。未来,需聚焦材料自主化、制造智能化与维修标准化等方向持续攻关,以推动我国通用航空产业的持续升级与发展。 展开更多
关键词 通用飞机 复合材料 典型结构 轻量化 技术发展
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Development of silicon carbide fiber-reinforced silicon oxycarbide composites for low-observable unmanned aerial vehicle exhaust nozzles via filament winding,and polymer infiltration and pyrolysis
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作者 Byeong-Joo Kim Ji Eun Lee +4 位作者 Chang-Bin Oh Doo Hyun Choi Man Young Lee Dae Young Jo Shin Kim 《Defence Technology(防务技术)》 2026年第2期49-65,共17页
Unmanned combat aerial vehicles require lightweight,stealth-capable exhaust systems.However,traditional metallic nozzles increase radar detectability and reduce range,while advanced composites offer high performance b... Unmanned combat aerial vehicles require lightweight,stealth-capable exhaust systems.However,traditional metallic nozzles increase radar detectability and reduce range,while advanced composites offer high performance but are expensive.Therefore,to improve the operational range and survivability of unmanned combat aerial vehicles,a lightweight,high-temperature-resistant,oxidation-resistant,and low-observable composite exhaust nozzle is developed to replace conventional metallic straight-type nozzles.The nozzle features a double serpentine shape to reduce radar and infrared signatures and is manufactured as a monolithic structure using the filament winding process,accommodating the complex geometry and large size(length:1.8 m,width:0.8 m).The exhaust nozzle consists of a ceramic matrix composite made of silicon carbide fibers and a silicon oxycarbide matrix,which absorbs and scatters radio frequency signals while withstanding prolonged exposure to high-temperature(700℃)oxidizing environments typical of engine exhaust gases.The polysiloxane resin used to produce the silicon oxycarbide matrix poses significant challenges owing to its low tackiness and high viscosity variations depending on the presence of nanoparticles,making filament winding difficult.These challenges are addressed by optimizing resin viscosity and winding pattern design.As a result,the tensile strength of the composite specimens fabricated with the optimized viscosity increases by 228.03% before pyrolysis and 97.68%after pyrolysis,compared with that of the non-optimized specimens.In addition,the density and tensile strength of the composite processed via three cycles of polymer infiltration and pyrolysis increased by 13.08% and 80.37%,respectively,compared to those of the non-densified composite.High-temperature oxidation and flame tests demonstrate exceptional thermal and oxidative stability.Furthermore,when compared with carbon fiber-reinforced ceramic matrix composites,the developed composite exhibits a permittivity at least two levels lower and a reflection loss below7 dB within the frequency range of 9.3-10.9 GHz,underscoring its superior electromagnetic stealth performance. 展开更多
关键词 Filament winding Polymer infiltration and pyrolysis Ceramic matrix composites Exhaust nozzle Low observability
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国产芳纶纸蜂窝航空应用验证研究
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作者 王程成 乔海涛 +1 位作者 王智勇 赵升龙 《纤维复合材料》 2026年第1期41-45,共5页
为确保复合材料蜂窝夹层结构在航空领域的可靠应用,本研究对四种国产芳纶纸蜂窝、一种国产铝蜂窝及一种进口玻璃布蜂窝进行了性能对比测试,包括压缩强度、平面剪切、水迁移及燃烧性能。通过对不同规格蜂窝芯材的综合性能分析发现,1.83-4... 为确保复合材料蜂窝夹层结构在航空领域的可靠应用,本研究对四种国产芳纶纸蜂窝、一种国产铝蜂窝及一种进口玻璃布蜂窝进行了性能对比测试,包括压缩强度、平面剪切、水迁移及燃烧性能。通过对不同规格蜂窝芯材的综合性能分析发现,1.83-48规格的芳纶纸蜂窝综合性能最优,更适用于飞行器复合材料夹层结构的制造。 展开更多
关键词 芳纶纸蜂窝 压缩强度 剪切性能 水迁移 燃烧性能
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基于响应面法的复材构件框架式成型模具轻量化设计方法
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作者 于梁 刘展展 《科学技术创新》 2026年第5期209-212,共4页
为了简化框架式成型模具的结构,需要采取轻量化设计方法,而响应面法是复材构件框架式成型模具轻量化设计的有效方法。为此,先介绍复材构件框架式成型模具的结构特征,并对参数化设计展开分析,然后构建了模具CAE模型,并立足三种不同工况... 为了简化框架式成型模具的结构,需要采取轻量化设计方法,而响应面法是复材构件框架式成型模具轻量化设计的有效方法。为此,先介绍复材构件框架式成型模具的结构特征,并对参数化设计展开分析,然后构建了模具CAE模型,并立足三种不同工况下对模具变形情况展开分析,再分析模具温度场、分析与筛选主参数,最后再对模具设计主参数进行优化。旨在保证框架式模具刚度不发生变化的基础上,有效降低模具的总重量,进而实现模具轻量化设计目标。 展开更多
关键词 响应面法 复材构件 框架式成型模具 轻量化设计
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热塑性复合材料在飞机承力结构中应用的焊接力学性能研究
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作者 靳冬冬 《现代制造技术与装备》 2026年第3期94-96,共3页
系统分析热塑性复合材料在飞机结构中应用的焊接优势,通过对比传统机械连接、胶接工艺与焊接工艺的力学性能差异,结合拉伸、弯曲、冲击及疲劳等关键力学性能分析,研究焊接技术在增强接头可靠性、降低结构质量方面的优势。结果表明,焊接... 系统分析热塑性复合材料在飞机结构中应用的焊接优势,通过对比传统机械连接、胶接工艺与焊接工艺的力学性能差异,结合拉伸、弯曲、冲击及疲劳等关键力学性能分析,研究焊接技术在增强接头可靠性、降低结构质量方面的优势。结果表明,焊接接头的拉伸强度为基材的70%~90%,疲劳寿命较胶接接头提高30%以上。研究结果为热塑性复合材料在飞机承力结构中的工程应用提供了理论参考与技术支持。 展开更多
关键词 热塑性复合材料 飞机结构 焊接技术 力学性能
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复合材料单筋板在轴压下失效后材料性能退化方法
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作者 袁菲 李新祥 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第9期3931-3937,共7页
复合材料在航空航天等工程中应用非常广泛,对其材料结构的损伤累计及失效规律等力学行为进行分析研究,具有重大的工程价值。为了预测复合材料加筋壁板在压缩工况下的强度及损伤扩展,以压缩载荷下帽型单筋板为例,分别采用了1种瞬时刚度... 复合材料在航空航天等工程中应用非常广泛,对其材料结构的损伤累计及失效规律等力学行为进行分析研究,具有重大的工程价值。为了预测复合材料加筋壁板在压缩工况下的强度及损伤扩展,以压缩载荷下帽型单筋板为例,分别采用了1种瞬时刚度退化和3种连续刚度退化模型进行分析对比,通过对单元中材料点的刚度折减,模拟了复合材料损伤演化的过程,并将试验结果与分析结果相对比。对比结果表明:4种损伤退化模型均可较为准确地预测压缩工况下加筋壁板的承载能力以及损伤范围;与其他模型相比,连续损伤退化模型中的常数型模型精度最高。研究结果为复合材料加筋壁板的力学性能研究提供了理论指导。 展开更多
关键词 复合材料 渐进破坏 非线性衰减 加筋壁板 后屈曲
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含有分层损伤的薄壁碳纤维管件损伤性能分析
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作者 罗忠 孙新宇 +1 位作者 于冰 张承双 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期80-86,共7页
以卫星天线支撑结构中的薄壁碳纤维管作为研究对象,针对管在运输、装配等过程中容易发生低能冲击产生的不可见的分层损伤,研究含有损伤的薄壁碳纤维管的抗损伤性能.采用ABAQUS实体单元建立了含有分层损伤的薄壁碳纤维管的有限元模型,通... 以卫星天线支撑结构中的薄壁碳纤维管作为研究对象,针对管在运输、装配等过程中容易发生低能冲击产生的不可见的分层损伤,研究含有损伤的薄壁碳纤维管的抗损伤性能.采用ABAQUS实体单元建立了含有分层损伤的薄壁碳纤维管的有限元模型,通过低能横向冲击实验对有限元模型进行了验证.考虑管的实际工况,研究纤维取向和分层位置对管的抗压缩性能的影响,以及分层损伤对二次横向冲击的影响.结果表明,纤维取向越接近轴向,分层损伤对管的抗压缩性能的影响越小.只有在损伤位置处,管的抗横向冲击损伤性能才会下降. 展开更多
关键词 薄壁碳纤维管 分层损伤 轴向压缩 纤维取向 横向冲击
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复合材料加筋板-钢板连接结构的力学性能研究 被引量:2
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作者 璩媛媛 高燕 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2025年第1期75-80,共6页
建筑结构在长期使用中面临着材料老化、强度衰减等问题,这不仅威胁着建筑物的结构安全,还影响其使用寿命,给人们的生命财产安全带来潜在风险。为提升建筑结构的安全性、可靠性,推动新材料与新技术的应用,开展建筑用复合材料加筋板-钢板... 建筑结构在长期使用中面临着材料老化、强度衰减等问题,这不仅威胁着建筑物的结构安全,还影响其使用寿命,给人们的生命财产安全带来潜在风险。为提升建筑结构的安全性、可靠性,推动新材料与新技术的应用,开展建筑用复合材料加筋板-钢板连接结构的力学性能研究。将加筋板和钢板用两种不同方式连接成1、2两种结构样品,再分别用粘接+螺栓(结构1-A、2-A)、焊接+螺栓(结构1-B、2-B)加固连接,得到4个试样。用万能试验机测试其拉伸强度、剪切强度,并在不同热处理条件下对试样的剪切强度与弯曲强度进行测量。结果表明:结构2-B的载荷-位移曲线更高,拉伸强度更优,剪切强度相对更高。相比于结构1-A、结构2-A,1-B、2-B由于用焊接+螺栓加固,在高温下的剪切强度与弯曲强度较好,且结构2-B优势更大,力学性能更优。 展开更多
关键词 建筑用复合材料 加筋板-钢板 连接结构 力学性能 拉伸强度
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碳纳米管复合材料黏弹阻尼微观模型研究
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作者 陈磊 张英琦 王潇 《南京航空航天大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期266-274,共9页
为提升旋翼稳定性并探索替代传统减摆器的新途径,研究了在旋翼桨叶中嵌入碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)短纤维,利用其黏弹滑移效应增强结构阻尼的方法。针对CNT的黏弹滑移机理,建立了微观力学模型。基于界面临界剪切应力和施加载荷,分... 为提升旋翼稳定性并探索替代传统减摆器的新途径,研究了在旋翼桨叶中嵌入碳纳米管(Carbon nanotube,CNT)短纤维,利用其黏弹滑移效应增强结构阻尼的方法。针对CNT的黏弹滑移机理,建立了微观力学模型。基于界面临界剪切应力和施加载荷,分析了CNT的滑移行为,并推导了微观参数与宏观阻尼之间的显式表达式。该模型充分考虑了CNT的几何参数和力学性能等关键参数对其阻尼效应的影响。结果表明,模型预测的阻尼效果与实验结果吻合良好;通过嵌入CNT,可使复合材料的滑移阻尼显著提升,达到基体阻尼的11倍左右。 展开更多
关键词 微观力学模型 黏弹滑移 滑移阻尼 碳纳米管复合材料
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PET泡沫芯材表面多级网络开槽结构设计及优化
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作者 李金林 曹敏华 +1 位作者 陈小伟 林高建 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第6期87-95,共9页
聚对苯二甲酸乙二酯(PET)泡沫芯材广泛应用于制造三明治夹芯结构。针对风力发电机叶片领域PET泡沫芯材力学性能不足,导致其无法替代进口轻木芯材的现象,提出基于两种次级槽(十字交叉槽和对角线斜交叉槽)的主次槽多级网络开槽结构的优化... 聚对苯二甲酸乙二酯(PET)泡沫芯材广泛应用于制造三明治夹芯结构。针对风力发电机叶片领域PET泡沫芯材力学性能不足,导致其无法替代进口轻木芯材的现象,提出基于两种次级槽(十字交叉槽和对角线斜交叉槽)的主次槽多级网络开槽结构的优化设计方法。使用Abaqus软件建立包含主槽形态特征的PET泡沫芯材三维有限元模型,通过剪切加载模拟分析,结合实验数据验证了仿真模型的可靠性(相对误差为0.47%)。在确保总注胶量恒定的约束条件下,以芯材的剪切模量为优化目标,采用多岛遗传算法对十字交叉槽与对角线斜交叉槽结构的几何参数进行优化,重点考察槽宽(0.9~2 mm)和槽深(12.357~23.5 mm)对芯材力学性能的影响规律。结果表明,采用十字交叉槽,槽宽为1 mm、主次槽深度均为23.5 mm的结构剪切性能最优,其剪切模量达到了137.14 MPa,相比原始设计提升了9.2%。进一步对优化后的结构进行压缩和拉伸测试,模拟结果显示比压缩模量提升了10.2%,比拉伸弹性模量提升了10.3%。上述结果表明,通过多级网络开槽结构优化设计的PET泡沫芯材承载能力得到显著提升,为该类芯材在航空航天、能源和军事领域的更广泛应用提供了支持。 展开更多
关键词 聚对苯二甲酸乙二酯泡沫芯材 表面开槽 优化设计 多岛遗传算法 剪切模量
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复合材料厚板结构压缩稳定性和承载能力分析 被引量:1
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作者 王春寿 张笑宇 +1 位作者 詹志新 肖浩 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第1期94-101,共8页
针对复合材料厚板压缩稳定性分析问题进行了研究。对复合材料机身厚板结构进行压缩试验,试验中发现长桁底部蒙皮先发生屈曲,长桁未起到隔波作用;对该结构采用有限元线性和非线性分析方法进行分析,分析结果验证了该屈曲特征。根据试验和... 针对复合材料厚板压缩稳定性分析问题进行了研究。对复合材料机身厚板结构进行压缩试验,试验中发现长桁底部蒙皮先发生屈曲,长桁未起到隔波作用;对该结构采用有限元线性和非线性分析方法进行分析,分析结果验证了该屈曲特征。根据试验和分析结果对稳定性分析方法进行了修正,采用修正的分析方法计算得到的屈曲载荷和承载能力精度更高,为复合材料厚板结构的屈曲分析和承载能力计算提供了一种新的方法。 展开更多
关键词 复合材料 加筋板 厚板 稳定性 承载能力 横向剪切
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基于VCCT、CZM和XFEM的复合材料Ⅰ型分层扩展数值模拟方法研究
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作者 龚愉 缪昌磊 +3 位作者 单泽宇 唐伟 刘浩 张建宇 《航空科学技术》 2025年第6期23-32,共10页
建立复合材料分层扩展数值模拟方法并掌握其特性对结构剩余强度预测具有重要意义,可为复合材料结构损伤容限设计与分析提供技术支撑。虚拟裂纹闭合技术、内聚力模型和扩展有限元方法是三种常见的分层数值模拟方法,但是针对这三种方法在... 建立复合材料分层扩展数值模拟方法并掌握其特性对结构剩余强度预测具有重要意义,可为复合材料结构损伤容限设计与分析提供技术支撑。虚拟裂纹闭合技术、内聚力模型和扩展有限元方法是三种常见的分层数值模拟方法,但是针对这三种方法在复合材料层合板分层建模方面的特性仍缺乏深入的对比研究,这给数值方法的使用者带来极大困惑。本文以Ⅰ型分层为研究对象,采用三种方法分别建立了二维或三维有限元模型,对三种模拟方法进行全面的比较,并最终分析每种方法的优点和局限性。研究结果可为分层扩展数值模拟方法的运用提供理论支撑。 展开更多
关键词 复合材料 层板 分层 有限元 数值模拟
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冲击对挖补修理复材试验件的影响研究
16
作者 李磊 史晓辉 王秋宇 《民用飞机设计与研究》 2025年第3期113-119,共7页
复合材料在航空等行业的应用越来越广泛,其用量已成为衡量飞机先进性的重要指标之一。随着复材用量的增加,亟需发展成熟的修理技术来恢复结构的完整性,而挖补修理因具有修理后强度高、能保持原有气动外形等优势,在复材飞机结构修理中拥... 复合材料在航空等行业的应用越来越广泛,其用量已成为衡量飞机先进性的重要指标之一。随着复材用量的增加,亟需发展成熟的修理技术来恢复结构的完整性,而挖补修理因具有修理后强度高、能保持原有气动外形等优势,在复材飞机结构修理中拥有广阔应用前景。低速冲击造成的内部损坏通常无法通过目视检查发现,但这种损伤会导致复材强度严重下降,因此研究冲击对复材挖补修理试验件的影响十分必要。本文设计了挖补修理试验件的冲击试验,探究在不同冲击点下凹坑深度、面积、冲击力的差异,以及冲击后对静力与疲劳性能的影响。试验结果表明:不同冲击点、冲击力之间差异不大,虽对凹坑深度有一定影响,但对试验件的剩余强度未造成显著影响。 展开更多
关键词 复合材料 挖补修理 冲击 赫兹接触法则 剩余强度
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碳纤维编织复合材料激光烧蚀多场耦合建模
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作者 刘清漪 杨旭 +3 位作者 张宇 严鹏 陈彦飞 闫楚良 《航空学报》 北大核心 2025年第21期88-99,共12页
针对碳纤维编织复合材料的激光毁伤过程,建立了多场耦合多尺度模型。多场耦合模型包括热学、力学和化学这3个方面;多尺度模型涉及纤维、树脂及其化学反应产物所在的微观尺度,纤维束、基体、界面层所在的细观尺度以及层合板所在的宏观尺... 针对碳纤维编织复合材料的激光毁伤过程,建立了多场耦合多尺度模型。多场耦合模型包括热学、力学和化学这3个方面;多尺度模型涉及纤维、树脂及其化学反应产物所在的微观尺度,纤维束、基体、界面层所在的细观尺度以及层合板所在的宏观尺度。采用多场交替耦合分析流程,结合有限元方法和数值积分法实现了对该模型控制方程的求解。以包含5层的编织复合材料层合板激光烧蚀实验为例,对于层合板毁伤形貌和背板中心温升历程,模型预测结果与实验结果符合较好,验证了模型的有效性。模拟不同气体环境下的烧蚀效果表明,烧蚀环境中的氧气浓度越高,碳纤维和热解残碳的氧化反应越剧烈,复合材料的毁伤效应就越显著。因此,为充分发挥碳纤维的优良高温力学性能,抑制氧化是提升碳纤维复合材料抗激光毁伤能力的可行途径。该模型与求解方法能够有效预测不同激光辐照工况下的材料损伤阈值,促进复合材料激光损伤机理的深入研究,为航空结构抗激光防护设计提供新的理论分析工具。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 激光烧蚀 多场耦合 多尺度模型
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Theoretical and Experimental Analysis of Nonlinear Large Tensile Deformation of Superelastic SMA-Based Honeycomb Structures 被引量:1
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作者 Yahao Wang Wenjiong Chen +1 位作者 Renjing Gao Shutian Liu 《Acta Mechanica Solida Sinica》 2025年第1期45-64,共20页
Honeycomb structures of shape memory alloy(SMA)have become one of the most promising materials for flexible skins of morphing aircraft due to their excellent mechanical properties.However,due to the nonlinear material... Honeycomb structures of shape memory alloy(SMA)have become one of the most promising materials for flexible skins of morphing aircraft due to their excellent mechanical properties.However,due to the nonlinear material and geometric large deformation,the SMA honeycomb exhibits significant and complex nonlinearity in the skin and there is a lack of relevant previous research.In this paper,the nonlinear properties of the SMA honeycomb structure with arbitrary geometry are investigated for the first time for large deformation flexible skin applications by theoretical and experimental analysis.Firstly,a novel theoretical model of SMA honeycomb structure considering both material and geometric nonlinearity is proposed,and the corresponding calculation method of nonlinear governing equations is given based upon the shooting method and Runge–Kutta method.Then,the tensile behaviors of four kinds of SMA honeycomb structures,i.e.,U-type,V-type,cosine-type,and trapezoid-type,are analyzed and predicted by the proposed theoretical model and compared with the finite element analysis(FEA)results.Moreover,the tensile experiments were carried out by stretching U-type and V-type honeycomb structures to a global strain of 60%and 40%,respectively,to perform large deformation analysis and verify the theoretical model.Finally,experimental verification and finite element validation show that the curves of the theoretical model results,experimental results,and simulation results are in good agreement,illustrating the generalizability and accuracy of the proposed theoretical model.The theoretical model and experimental investigations in this paper are considered to provide an effective foundation for analyzing and predicting the mechanical behavior of SMA honeycomb flexible skins with large extensional deformations. 展开更多
关键词 Morphing wing Flexible skin Large deformation Geometric nonlinearity Material nonlinearity Shape memory alloy
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Time-varying damage distribution of composite structures for a certain type of aircraft 被引量:1
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作者 Jinxin DENG Ziqian AN +1 位作者 Peijie YUE Xiaoquan CHENG 《Chinese Journal of Aeronautics》 2025年第3期386-402,共17页
The damage distribution of the same type of aircraft in similar service environments should be similar. Based on this assumption, to perform the maintenance and repair of aircraft composite structures, the damage of c... The damage distribution of the same type of aircraft in similar service environments should be similar. Based on this assumption, to perform the maintenance and repair of aircraft composite structures, the damage of composite structures in a certain type of aircraft were investigated. The time-varying damage distribution model was established and verified based on the damage of a 16-aircraft fleet. The results show that the quantitative proportions of structural damage are 74% for skin delamination, 22% for stringer delamination and 3% for stringer-skin interface debonding. The amount of structural damages increases linearly with service time while the proportion of different damages does not change. As the service time increases, the geometric parameter distribution of damage for the same type of aircraft gradually converges, which can be approximated using the same function. There are certain differences in the proportion and geometric parameter distribution of damages among different components and locations, and the differences do not change over time. 展开更多
关键词 AIRCRAFT Composite structures Structural damage Damage dis tribution Geonetric parameters
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SCS-Net:A DNN-based electromagnetic shielding effectiveness analysis method for slotted composite structures 被引量:1
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作者 Wanli DU Guangzhi CHEN +4 位作者 Ziang ZHANG Xinsong WANG Shunchuan YANG Xingye CHEN Donglin SU 《Chinese Journal of Aeronautics》 2025年第3期505-520,共16页
As the proportion of composite materials used in aircraft continues to increase, the electromagnetic Shielding Effectiveness (SE) of these materials becomes a critical factor in the electromagnetic safety design of ai... As the proportion of composite materials used in aircraft continues to increase, the electromagnetic Shielding Effectiveness (SE) of these materials becomes a critical factor in the electromagnetic safety design of aircraft structures. The assessment of electromagnetic SE for Slotted Composite Structures(SCSs) is particularly challenging due to their complex geometries and there remains a lack of suitable models for accurately predicting the SE performance of these intricate configurations. To address this issue, this paper introduces SCS-Net, a Deep Neural Network (DNN) method designed to accurately predict the SE of SCS. This method considers the impacts of various structural parameters, material properties and incident wave parameters on the SE of SCSs. In order to better model the SCS, an improved Nicolson-Ross-Weir (NRW) method is introduced in this paper to provide an equivalent flat structure for the SCS and to calculate the electromagnetic parameters of the equivalent structure. Additionally, the prediction of SE via DNNs is limited by insufficient test data, which hinders support for large-sample training. To address the issue of limited measured data, this paper develops a Measurement-Computation Fusion (MCF) dataset construction method. The predictions based on the simulation results show that the proposed method maintains an error of less than 0.07 dB within the 8–10 GHz frequency range. Furthermore, a new loss function based on the weighted L1-norm is established to improve the prediction accuracy for these parameters. Compared with traditional loss functions, the new loss function reduces the maximum prediction error for equivalent electromagnetic parameters by 47%. This method significantly improves the prediction accuracy of SCS-Net for measured data, with a maximum improvement of 23.88%. These findings demonstrate that the proposed method enables precise SE prediction and design for composite structures while reducing the number of test samples needed. 展开更多
关键词 Deep neural networkcs Measurement-computation fusion Electromagnetic shielding effectiveness Slotted composite structures Structural paranmeters
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