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复合材料飞机副油箱双尺度铺层设计 被引量:2
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作者 刘琛 何晨 +5 位作者 高文明 王显峰 江林 程硕 李勇 肖军 《航空学报》 北大核心 2025年第1期199-218,共20页
以飞机复材副油箱为研究对象,发展“整体-局部”双尺度铺层设计方法,对具有多尺度特征的封闭椭球体飞机副油箱整体与局部铺层进行了优化设计和分析。首先,基于副油箱特征结构,发展了副油箱结构力学分析方法,构建了具备防雷击功能的碳纳... 以飞机复材副油箱为研究对象,发展“整体-局部”双尺度铺层设计方法,对具有多尺度特征的封闭椭球体飞机副油箱整体与局部铺层进行了优化设计和分析。首先,基于副油箱特征结构,发展了副油箱结构力学分析方法,构建了具备防雷击功能的碳纳米管复合材料力学求解模型,综合分析蒙皮-筋条铺层结构在等效静强度和冲击工况下的载荷响应,并针对最佳铺层方案提出一种铺层顺序优化方法完成初步铺层优化;然后,考虑局部变厚度插层区的应力不均匀和层间/富树脂区损伤失效,采用内聚力单元和分层建模策略建立了变厚度试样细观力学模型,基于“子模型”和“壳-固”耦合技术,建立了副油箱局部变厚度结构求解模型,并提出了协同改善局部变厚度区受力的整体结构铺层设计方案;最终,根据整体-局部铺层优化后的设计方案,进行静力学、模态、冲击动力学分析,完成对副油箱整体结构的强度校核和验证。 展开更多
关键词 复合材料 铺层设计 飞机副油箱 多尺度 变厚度插层
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用于柔性后缘的零泊松比蜂窝结构力学性能
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作者 周玥 李博 +1 位作者 徐伟伟 文友谊 《航空材料学报》 北大核心 2025年第1期91-99,共9页
为给新型无缝柔性后缘结构方案提供技术支撑,通过理论分析和有限元仿真对正弦型、V型、分段正弦型及余弦型4种新型零泊松比蜂窝结构的弹性性能进行比较研究,并对余弦蜂窝结构进行拉伸实验测试。据此设计基于二维变形零泊松比余弦蜂窝的... 为给新型无缝柔性后缘结构方案提供技术支撑,通过理论分析和有限元仿真对正弦型、V型、分段正弦型及余弦型4种新型零泊松比蜂窝结构的弹性性能进行比较研究,并对余弦蜂窝结构进行拉伸实验测试。据此设计基于二维变形零泊松比余弦蜂窝的柔性后缘,并对余弦蜂窝后缘段的弯曲性能进行仿真分析。结果表明,余弦蜂窝结构的面内弹性和受载应力状态优于其他三种蜂窝结构,其准线性应变可达27.8%;通过参数调控可获得余弦蜂窝后缘段的优异弯曲性能,实现柔性后缘结构的大幅度弯曲变形,为新型柔性后缘结构的设计与分析提供参考。 展开更多
关键词 柔性蜂窝 弹性性能 柔性后缘 结构变形 应力分析
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GLARE层板液压胀形成形极限研究
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作者 张猛 李书磊 +2 位作者 李晓星 邹正平 李勇 《航天制造技术》 2024年第4期69-74,共6页
纤维增强金属层板(FMLs)凭借其卓越的力学性能在众多领域中得到了广泛应用,成为当今研究的焦点。为解决未固化层板成形性及破裂形式不清晰的问题,本研究采用液压胀形试验,探讨了在不同边界条件下GLARE层板的成形极限。首先,借助理论方... 纤维增强金属层板(FMLs)凭借其卓越的力学性能在众多领域中得到了广泛应用,成为当今研究的焦点。为解决未固化层板成形性及破裂形式不清晰的问题,本研究采用液压胀形试验,探讨了在不同边界条件下GLARE层板的成形极限。首先,借助理论方法建立了胀形顶点区域各组分材料受力表达式,并讨论了层间摩擦对成形极限的影响。其次,通过液压胀形试验分析了流体压力作用下纤维增强金属层板的失效形式,并建立了典型成形极限曲线图。最后,借助有限元仿真对上述试验进行了复现,研究结果表明,层间摩擦的增加显著降低了纤维增强金属层板的成形性,与理论分析及实验数据一致。该成形极限图不仅可以对成形效果进行评估,也为工艺参数优化提供参考依据。 展开更多
关键词 液压胀形 纤维增强金属层板 成形极限曲线
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混合垫片对称性对复合材料单搭接接头力学性能的影响
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作者 李雨霏 安鲁陵 +2 位作者 孙强 刘宁 赵付山 《机械制造与自动化》 2024年第4期32-36,共5页
以复合材料单搭接接头为研究对象,通过有限元分析与实验对比,研究混合垫片对称性对复合材料单搭接接头拉伸刚度与峰值载荷的影响;通过视频引伸计观测接头在动载荷下的位移值,研究混合垫片对称性对接头疲劳寿命及孔变形量的影响。研究表... 以复合材料单搭接接头为研究对象,通过有限元分析与实验对比,研究混合垫片对称性对复合材料单搭接接头拉伸刚度与峰值载荷的影响;通过视频引伸计观测接头在动载荷下的位移值,研究混合垫片对称性对接头疲劳寿命及孔变形量的影响。研究表明:混合垫片对称性对接头拉伸极限载荷及拉伸刚度影响极小;但使用非对称垫片填隙结构复合材料表面,特别是在液体垫片较厚的一侧,易出现应变集中区。承受动载荷后,接头的孔变形存在非对称现象,且采用非对称混合垫片进行填隙时,结构孔变形的非对称性更强。 展开更多
关键词 复合材料 混合垫片 单搭接接头 力学性能
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复合材料补片参数对粘结修补含裂纹金属板结构振动特性的影响分析
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作者 刘双燕 朱冰冰 《郑州航空工业管理学院学报》 2024年第2期38-45,共8页
本文研究了粘结复合材料修复对裂纹金属板振动特性的影响规律。研究了补片几何参数对振动水平和修复效果的影响。振动水平由第一模态频率、模态阻尼损耗因子和裂纹尖端平面外的振幅表征。通过应力强度因子的幅值来评估修复效果。研究结... 本文研究了粘结复合材料修复对裂纹金属板振动特性的影响规律。研究了补片几何参数对振动水平和修复效果的影响。振动水平由第一模态频率、模态阻尼损耗因子和裂纹尖端平面外的振幅表征。通过应力强度因子的幅值来评估修复效果。研究结果显示,修复后的应力强度因子会随着模态阻尼损失因子的增加而呈现渐进行为,尤其是在将阻尼材料插入复合材料补片的情况下,这种趋势更加显著。 展开更多
关键词 补片 维修参数 振动控制 裂纹金属板
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基于ANSYS的复合材料层合板单钉连接件参数化结构仿真 被引量:11
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作者 张爽 王栋 +2 位作者 郦正能 寇长河 章怡宁 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期1088-1091,共4页
应用ANSYS参数化设计语言(APDL)开发复合材料层合板机械连接结构的ANSYS分析模块,实现有限元分析前处理过程的参数化建模和后处理过程的累积损伤可视化仿真。建立三维累积损伤有限元模型,采用ANSYS中柔体对柔体的面—面接触单元对螺栓... 应用ANSYS参数化设计语言(APDL)开发复合材料层合板机械连接结构的ANSYS分析模块,实现有限元分析前处理过程的参数化建模和后处理过程的累积损伤可视化仿真。建立三维累积损伤有限元模型,采用ANSYS中柔体对柔体的面—面接触单元对螺栓表面和复合材料层合板孔壁间的接触行为进行模拟。进行的T300帘子布/QY8911双马来酰亚胺树脂层合板单钉单搭螺栓挤压强度试验验证此分析模块的有效性,对不同几何参数、不同铺层类型的复合材料层合板机械连接结构的承载性能进行可视化仿真模拟。 展开更多
关键词 结构仿真 复合材料层合板 机械连接 累积损伤 接触模型
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胶铆混合连接复合材料层合板结构的弹性分析 被引量:9
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作者 徐建新 于学民 +1 位作者 陈文俊 李顶河 《中国民航大学学报》 CAS 2013年第6期49-54,共6页
基于MSC.Patran/Nastran软件隐式非线性模块,建立复合材料层合板的铆接、胶接及胶铆混合连接三维有限元模型,计算得到不同连接方式下的应力场及位移场,通过对所得数据的对比,分析不同连接方式可能发生的破坏形式及其破坏最有可能出现的... 基于MSC.Patran/Nastran软件隐式非线性模块,建立复合材料层合板的铆接、胶接及胶铆混合连接三维有限元模型,计算得到不同连接方式下的应力场及位移场,通过对所得数据的对比,分析不同连接方式可能发生的破坏形式及其破坏最有可能出现的位置,得到胶铆混合连接的适用性。 展开更多
关键词 复合材料 胶接 铆接 胶铆混合连接 应力 位移
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轻质金属点阵夹层板热屈曲临界温度分析 被引量:9
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作者 袁武 王曦 +1 位作者 宋宏伟 黄晨光 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期1-7,共7页
论文针对均匀温度场下四边简支和四边固支金属点阵夹层板的临界热屈曲温度进行了求解和参数影响分析.将点阵夹芯等效为均匀连续体,并且将夹层板的剪切刚度近似为点阵夹芯的抗剪切刚度,忽略夹芯的抗弯刚度且认为夹层板主要由面板来提供... 论文针对均匀温度场下四边简支和四边固支金属点阵夹层板的临界热屈曲温度进行了求解和参数影响分析.将点阵夹芯等效为均匀连续体,并且将夹层板的剪切刚度近似为点阵夹芯的抗剪切刚度,忽略夹芯的抗弯刚度且认为夹层板主要由面板来提供抗弯刚度.对于无法获得解析解的四边固支条件,通过对未知变量进行双傅里叶展开的方法求解了Ressiner夹层板模型的临界屈曲温度,理论分析结果与有限元计算结果吻合良好.进一步分析了不同边界条件、点阵胞元构型、点阵材料相对密度、面板厚度等对临界屈曲温度的影响规律. 展开更多
关键词 点阵材料 夹层板 Ressiner模型 热屈曲 临界温度
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大飞机复合材料机翼研制技术现状 被引量:17
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作者 段友社 周晓芹 侯军生 《航空制造技术》 北大核心 2012年第18期34-37,共4页
国外通过几十年复合材料的研制应用,复合材料在各种机型上的应用比例逐步提高,形成了相对成熟的设计理念和方法,相应地开发出各种先进的成型工艺、设备、检测方法和高效的装配工艺等,这都为国内研发复合材料机翼提供了大量可借鉴的经验。
关键词 复合材料机翼 空客 蒙皮 装配工艺 成型工艺 飞机构件 飞机 热压罐
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复合材料层合板沉头螺栓连接研究进展 被引量:10
10
作者 孙永波 程小全 张纪奎 《航空制造技术》 北大核心 2012年第18期75-78,共4页
随着复合材料在航空航天等领域的广泛应用,复合材料沉头螺栓连接研究受到了工程界的关注,但是在实际工程中仅通过数值方法或试验方法难以给出有效的结果。而通过将数值模拟技术与试验方法相结合,可以有效地分析出沉头螺栓连接各因素对... 随着复合材料在航空航天等领域的广泛应用,复合材料沉头螺栓连接研究受到了工程界的关注,但是在实际工程中仅通过数值方法或试验方法难以给出有效的结果。而通过将数值模拟技术与试验方法相结合,可以有效地分析出沉头螺栓连接各因素对载荷分布和力学性能的影响。这对于实际工程中提高复合材料沉头螺栓连接的结构效率有着非常重要的意义。 展开更多
关键词 沉头螺栓 结构效率 复合材料 层合板 载荷分布 荷载分布 分布(力学) 铺层 试验件 钉载分配 厚度方向 复合材料结构
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纤维缠绕/铺带/铺丝成型设备的发展状况 被引量:29
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作者 富宏亚 韩振宇 路华 《航空制造技术》 2009年第22期43-46,共4页
在大飞机上大量应用复合材料是我国航空业实现跨越式发展的迫切需求,面对铺放设备的进口管制瓶颈,应当加大对具有自主知识产权的铺放设备研制的支持力度,同时开展自动铺放CAD/CAM软件和铺放工艺技术的研究,为复合材料在大型飞机上的大... 在大飞机上大量应用复合材料是我国航空业实现跨越式发展的迫切需求,面对铺放设备的进口管制瓶颈,应当加大对具有自主知识产权的铺放设备研制的支持力度,同时开展自动铺放CAD/CAM软件和铺放工艺技术的研究,为复合材料在大型飞机上的大规模应用奠定基础。 展开更多
关键词 成型设备 纤维缠绕 CAD/CAM软件 自主知识产权 复合材料 大型飞机 跨越式发展 铺放
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连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料在航空发动机上的应用 被引量:37
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作者 王鸣 董志国 +1 位作者 张晓越 姚博 《航空制造技术》 北大核心 2014年第6期10-13,共4页
本研究通过对国外连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料的分析,结合航空发动机设计对于复合材料构件的使用要求,从发动机材料工程化应用的角度,提出国内连续纤维增强碳化硅陶瓷基复合材料研究中还需要解决的问题,并且提出相应的建议。
关键词 碳化硅陶瓷基复合材料 航空发动机设计 连续纤维增强 应用 复合材料构件 发动机材料 工程化
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拓扑优化在框架式模具结构选形中的应用 被引量:9
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作者 张铖 梁宪珠 +3 位作者 胡江波 薛向晨 李春林 常德斌 《航空制造技术》 北大核心 2012年第9期62-63,68,共3页
对航空复合材料构件制造用框架式模具进行了底部支撑框格的结构拓扑优化;根据对优化结果的分析以及2种底部支撑框格的有限元模拟结果对比,证明了框架式模具底部支撑框格采用桁架式开口具有较高的结构效率。
关键词 框架式模具 拓扑优化 选形
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复合材料帽形加筋梁强度及刚度实用计算与试验 被引量:4
14
作者 胡明勇 王安稳 +1 位作者 章向明 杨少红 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2014年第5期53-56,共4页
利用变形协调方程,推导了复合材料帽形加筋梁的等效弯曲刚度公式,建立了复合材料帽形加筋梁的应力、挠度计算公式。计算了均布荷载作用下,不同边界条件下复合材料帽形加筋梁的应力和挠度,并进行了帽形加筋梁的三点弯曲强度试验。对比分... 利用变形协调方程,推导了复合材料帽形加筋梁的等效弯曲刚度公式,建立了复合材料帽形加筋梁的应力、挠度计算公式。计算了均布荷载作用下,不同边界条件下复合材料帽形加筋梁的应力和挠度,并进行了帽形加筋梁的三点弯曲强度试验。对比分析了数值计算结果和试验结果,结果表明:理论计算结果和试验结果吻合较好,说明该方法以及推导的计算公式是可靠的,易于在复合材料船体初步设计阶段中使用。 展开更多
关键词 复合材料船体 帽形加筋 等效弯曲刚度 三点弯曲强度试验
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复合材料帽型加筋层合梁刚度的理论计算研究 被引量:6
15
作者 胡明勇 郑波 王安稳 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2017年第6期6-12,共7页
根据层合板理论,首先利用三维应力、应变转换关系,推导出复合材料帽型加筋层合梁的总体刚度矩阵公式,建立了复合材料帽型加筋层合梁的拉伸刚度和弯曲刚度理论计算式;然后,计算了轴向或横向荷载作用下,复合材料帽型加筋悬臂层合梁的拉伸... 根据层合板理论,首先利用三维应力、应变转换关系,推导出复合材料帽型加筋层合梁的总体刚度矩阵公式,建立了复合材料帽型加筋层合梁的拉伸刚度和弯曲刚度理论计算式;然后,计算了轴向或横向荷载作用下,复合材料帽型加筋悬臂层合梁的拉伸和弯曲变形,并和ANSYS有限元计算结果进行了对比;最后,计算分析了腹板倾斜角度对结构刚度的影响。计算结果表明:腹板倾斜角度为60°时,帽型加筋结构的刚度和所需材料的比值达到最优值;拉伸和弯曲刚度的理论解和ANSYS有限元计算结果吻合较好,说明上述方法以及推导的计算公式是准确、可靠的。 展开更多
关键词 复合材料层合梁 帽型加筋 刚度 三维应力-应变转换关系
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损伤对复合材料层板层间裂纹奇异性的影响 被引量:3
16
作者 刘军 黄宝宗 +1 位作者 李英梅 邱家宏 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期812-815,共4页
基于连续损伤理论,采用非线性多标量连续损伤模型和有限元法对含Ⅰ型裂纹的纤维增强复合材料层板的裂尖应力奇异性进行了分析·在计算中,应用了损伤与位移同时迭代的全耦合法,并考虑了几何非线性的影响·结果表明:有限元法分析... 基于连续损伤理论,采用非线性多标量连续损伤模型和有限元法对含Ⅰ型裂纹的纤维增强复合材料层板的裂尖应力奇异性进行了分析·在计算中,应用了损伤与位移同时迭代的全耦合法,并考虑了几何非线性的影响·结果表明:有限元法分析含损伤裂尖应力场奇异性是有效的;在材料硬化阶段,含层间裂纹的层板裂尖前缘应力奇异性总是存在的;损伤演化、材料常数影响裂尖应力奇异性,当材料常数的变化使损伤增大时,将导致应力奇异性程度下降· 展开更多
关键词 连续损伤 裂尖奇异性 复合材料层板 有限元
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蜂窝夹芯结构冲击损伤后的压缩行为研究 被引量:5
17
作者 徐绯 刘亚各 闫慧敏 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期726-730,804,共5页
通过试验结合有限元方法,针对蜂窝夹芯结构的无损件和三种冲击损伤件开展了单轴压缩载荷下的失效模式研究,同时考虑了胶层性能与损伤尺寸的影响。研究结果表明:试验和有限元方法得到的损伤模式及起始损伤位置相同;不同冲击损伤位置可导... 通过试验结合有限元方法,针对蜂窝夹芯结构的无损件和三种冲击损伤件开展了单轴压缩载荷下的失效模式研究,同时考虑了胶层性能与损伤尺寸的影响。研究结果表明:试验和有限元方法得到的损伤模式及起始损伤位置相同;不同冲击损伤位置可导致结构的整体承载能力不同,下降的范围为10%-20%。其中:损伤位于顶面区时承载能力下降最为严重,损伤位于边缘区时承载能力下降最少;面芯界面胶层性能的不同会使结构材料破坏顺序改变,胶层断裂能较低时夹芯结构由蜂窝芯破坏向层间破坏转变;冲击能量不同引起结构损伤程度不同,随着损伤深度的增加,结构破坏的危险位置由中心转向边缘。 展开更多
关键词 蜂窝夹芯 胶膜 CAI 损伤模式
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复合材料层板损伤失效分析 被引量:4
18
作者 刘军 李英梅 黄宝宗 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第1期76-79,共4页
基于连续损伤理论,利用多标量损伤模型,考虑单层板失效前由微裂纹损伤所造成的刚度下降,将Hoffman准则作为复合材料单层板在复杂应力状态下的极限损伤条件,应用该准则对含圆孔复合材料层合板在单向拉伸载荷下的损伤破坏过程进行了数值分... 基于连续损伤理论,利用多标量损伤模型,考虑单层板失效前由微裂纹损伤所造成的刚度下降,将Hoffman准则作为复合材料单层板在复杂应力状态下的极限损伤条件,应用该准则对含圆孔复合材料层合板在单向拉伸载荷下的损伤破坏过程进行了数值分析,并与常规(无损伤)失效准则的结果进行了比较.计算表明:损伤引起单层刚度下降,使应力重新分布,加速应力向未损伤层和周围单元转移,从而使应力集中得到缓解,层板的单层破坏载荷明显提高,从而提高层板的极限载荷,提高程度受铺层方式的影响.可见,由损伤引起的刚度下降应在层板失效分析中加以考虑. 展开更多
关键词 复合材料层板 损伤失效准则 多标量损伤 逐步损伤
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大飞机复合材料结构制造和检测技术 被引量:6
19
作者 程文礼 梁宪珠 +2 位作者 邱启艳 赵龙 曹正华 《航空制造技术》 2008年第24期58-61,共4页
超混杂复合材料技术在国内还处于研发阶段,若要用于大飞机的制造上应从多方面着手,合理避开产权侵犯风险。热塑性复合材料目前在大飞机上的用量较少,专利不多,这就给国内有了原创的机会,有关院所可以根据实际情况抓紧攻关,尽早形成自己... 超混杂复合材料技术在国内还处于研发阶段,若要用于大飞机的制造上应从多方面着手,合理避开产权侵犯风险。热塑性复合材料目前在大飞机上的用量较少,专利不多,这就给国内有了原创的机会,有关院所可以根据实际情况抓紧攻关,尽早形成自己的专利。 展开更多
关键词 飞机复合材料 超混杂复合材料 热塑性复合材料 共固化 树脂膜渗透成型 铺放 先进复合材料 复合材料结
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基于三维CDM的复合材料开口层合板失效分析 被引量:5
20
作者 李沛城 姚辽军 赵美英 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2013年第2期305-308,共4页
建立了复合材料层合板三维连续介质损伤力学模型,并将该模型应用于复合材料开口层合板的损伤破坏分析中。与相关试验中开口层合板强度和损伤破坏情况对比分析表明:本文模型能够有效地模拟开口层合板从初始损伤到完全破坏的全过程,具有... 建立了复合材料层合板三维连续介质损伤力学模型,并将该模型应用于复合材料开口层合板的损伤破坏分析中。与相关试验中开口层合板强度和损伤破坏情况对比分析表明:本文模型能够有效地模拟开口层合板从初始损伤到完全破坏的全过程,具有较高的计算精度和良好的数值模拟收敛性。基于该模型,详细分析了在单向拉伸载荷作用下开口层合板不同铺层的损伤破坏情况。 展开更多
关键词 复合材料 连续介质损伤力学模型 开口 强度 损伤扩展
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