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复合材料薄壁带簧刚度特性计算及折叠行为分析
1
作者
王栋
马陆
贾启龙
《工程科学与技术》
北大核心
2025年第6期256-264,共9页
复合材料薄壁带簧结构被广泛应用于航空航天领域,开展复合材料层合板刚度特性和薄壁带簧结构折叠行为的研究具有重要工程价值。首先,基于经典层合板理论,推导描述复合材料层合板刚度特性的ABD刚度矩阵的理论计算方法。随后,采用商用有...
复合材料薄壁带簧结构被广泛应用于航空航天领域,开展复合材料层合板刚度特性和薄壁带簧结构折叠行为的研究具有重要工程价值。首先,基于经典层合板理论,推导描述复合材料层合板刚度特性的ABD刚度矩阵的理论计算方法。随后,采用商用有限元软件ABAQUS建立复合材料层合板代表性体积单元,通过施加周期性边界条件模拟无限大的复合材料层合板结构。根据推导的ABD刚度矩阵计算公式,向代表性体积单元施加不同的载荷,结合均匀化理论依次获取ABD刚度矩阵内各元素数值。最终,建立复合材料层合板ABD刚度矩阵的有限元快速计算方法,实现任意铺层顺序、铺层角度下ABD刚度矩阵的快速获取,且计算结果与理论计算结果一致。在获取复合材料层合板刚度特性后,开展带簧结构折叠行为数值模拟研究,探究使用ABAQUS中Static General、Dynamic Implicit两种隐式求解器和Dynamic Explicit显式求解器对复合材料薄壁带簧结构大变形弯曲折叠过程力学响应的影响。结果表明,两种隐式求解器和显式求解器均能获取较好的数值模拟结果,复合材料薄壁带簧结构力学响应与实验结果吻合。但其中显式求解方法不需要迭代和收敛准则,避免了大变形等非线性因素下计算收敛困难等问题,对于复合材料薄壁带簧弯曲、折叠等过程的数值模拟更具优势。
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关键词
复合材料
薄壁结构
abd
刚度矩阵
有限元分析
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职称材料
单层编织增强复合材料力学特性计算
被引量：
3
2
作者
高冀峰
余兵
+6 位作者
陈务军
胡建辉
赵兵
樊鹏玄
张大旭
房光强
彭福军
《上海航天（中英文）》
CSCD
2020年第4期107-116,共10页
单层编织增强复合材料具有优异的比强度、比刚度和变形特性,逐渐被应用于空间可展结构。其一般采用薄壳形式,应用基于均匀化ABD刚度矩阵的壳体理论可提高结构计算效率。对于非对称编织增强物,如按经典复合材料理论计算,中性面偏移会导...
单层编织增强复合材料具有优异的比强度、比刚度和变形特性,逐渐被应用于空间可展结构。其一般采用薄壳形式,应用基于均匀化ABD刚度矩阵的壳体理论可提高结构计算效率。对于非对称编织增强物,如按经典复合材料理论计算,中性面偏移会导致不准确的耦合效应。本文提出了一种基于单胞模型的多尺度方法,通过确定中性面并施加周期边界条件,计算任意单层编织复合材料的ABD刚度矩阵和模量值。对比试验验证了方法的准确性,预测了平纹、破斜纹1/3、斜纹1/3编织增强复合材料刚度及模量随编织密度的变化趋势,给出了单胞的合理应变分布。
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关键词
多尺度分析
单胞模型
非对称编织
abd
刚度矩阵
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职称材料
织物增强形状记忆复合材料大型空间可展桁架研究进展
被引量：
6
3
作者
高冀峰
房光强
+4 位作者
余兵
樊鹏玄
陈务军
赵兵
曹争利
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第5期80-92,共13页
围绕新型织物增强形状记忆复合材料空间可展桁架,总结了材料研制、结构制备、形状记忆行为、多尺度力学模型和地面试验的相关研究进展。可展桁架纵杆为织物增强复合材料制成的薄壁管,复合材料是将二维碳纤维织物添加到环氧形状记忆树脂...
围绕新型织物增强形状记忆复合材料空间可展桁架,总结了材料研制、结构制备、形状记忆行为、多尺度力学模型和地面试验的相关研究进展。可展桁架纵杆为织物增强复合材料制成的薄壁管,复合材料是将二维碳纤维织物添加到环氧形状记忆树脂中制备而成,通过调整基体树脂和固化剂的配比可控制材料的形状记忆性能。基于相变理论构建了形状记忆本构模型,并应用三点弯曲试验验证。通过微观、细观、宏观多尺度方法,计算了复合材料的均匀ABD刚度矩阵,依据Kirchhoff假设推导了薄壁管等效空间梁单元。搭建地面技术演示平台,验证形状记忆可展桁架单元收纳比达到50:1,形状恢复率约为100%。
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关键词
空间可展桁架
织物增强复合材料
形状记忆本构模型
abd
刚度矩阵
复合材料梁单元
原文传递
题名
复合材料薄壁带簧刚度特性计算及折叠行为分析
1
作者
王栋
马陆
贾启龙
机构
中国空间技术研究院西安分院
上海鉴创科技有限公司
四川大学空间先进机构与智能飞行器教育部重点实验室
出处
《工程科学与技术》
北大核心
2025年第6期256-264,共9页
基金
空间先进机构与智能飞行器教育部重点实验室开放课题(序号3)。
文摘
复合材料薄壁带簧结构被广泛应用于航空航天领域,开展复合材料层合板刚度特性和薄壁带簧结构折叠行为的研究具有重要工程价值。首先,基于经典层合板理论,推导描述复合材料层合板刚度特性的ABD刚度矩阵的理论计算方法。随后,采用商用有限元软件ABAQUS建立复合材料层合板代表性体积单元,通过施加周期性边界条件模拟无限大的复合材料层合板结构。根据推导的ABD刚度矩阵计算公式,向代表性体积单元施加不同的载荷,结合均匀化理论依次获取ABD刚度矩阵内各元素数值。最终,建立复合材料层合板ABD刚度矩阵的有限元快速计算方法,实现任意铺层顺序、铺层角度下ABD刚度矩阵的快速获取,且计算结果与理论计算结果一致。在获取复合材料层合板刚度特性后,开展带簧结构折叠行为数值模拟研究,探究使用ABAQUS中Static General、Dynamic Implicit两种隐式求解器和Dynamic Explicit显式求解器对复合材料薄壁带簧结构大变形弯曲折叠过程力学响应的影响。结果表明,两种隐式求解器和显式求解器均能获取较好的数值模拟结果,复合材料薄壁带簧结构力学响应与实验结果吻合。但其中显式求解方法不需要迭代和收敛准则,避免了大变形等非线性因素下计算收敛困难等问题,对于复合材料薄壁带簧弯曲、折叠等过程的数值模拟更具优势。
关键词
复合材料
薄壁结构
abd
刚度矩阵
有限元分析
Keywords
composites
thin-walled structures
abd matrix
finite element analysis
分类号
TB332 [一般工业技术—材料科学与工程]
在线阅读
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职称材料
题名
单层编织增强复合材料力学特性计算
被引量：
3
2
作者
高冀峰
余兵
陈务军
胡建辉
赵兵
樊鹏玄
张大旭
房光强
彭福军
机构
上海交通大学空间结构研究中心
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院
上海宇航系统工程研究所
出处
《上海航天（中英文）》
CSCD
2020年第4期107-116,共10页
基金
国家自然科学基金资助项目(51778362)
中国博士后科学基金(BX201600104)
航天先进技术联合研究中心技术创新项目(USCAST2016-21)。
文摘
单层编织增强复合材料具有优异的比强度、比刚度和变形特性,逐渐被应用于空间可展结构。其一般采用薄壳形式,应用基于均匀化ABD刚度矩阵的壳体理论可提高结构计算效率。对于非对称编织增强物,如按经典复合材料理论计算,中性面偏移会导致不准确的耦合效应。本文提出了一种基于单胞模型的多尺度方法,通过确定中性面并施加周期边界条件,计算任意单层编织复合材料的ABD刚度矩阵和模量值。对比试验验证了方法的准确性,预测了平纹、破斜纹1/3、斜纹1/3编织增强复合材料刚度及模量随编织密度的变化趋势,给出了单胞的合理应变分布。
关键词
多尺度分析
单胞模型
非对称编织
abd
刚度矩阵
Keywords
multi-scale analysis
representative volume element(RVE)
asymmetric weave
abd
stiffness
matrix
分类号
TB332 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
织物增强形状记忆复合材料大型空间可展桁架研究进展
被引量：
6
3
作者
高冀峰
房光强
余兵
樊鹏玄
陈务军
赵兵
曹争利
机构
上海交通大学空间结构研究中心
上海宇航系统工程研究所
中国航天科技集团有限公司空间结构与机构技术实验室
出处
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第5期80-92,共13页
基金
航天先进技术联合研究中心技术创新(USCAST2016-21)
博士后创新人才支持计划(BX201600104)资助项目。
文摘
围绕新型织物增强形状记忆复合材料空间可展桁架,总结了材料研制、结构制备、形状记忆行为、多尺度力学模型和地面试验的相关研究进展。可展桁架纵杆为织物增强复合材料制成的薄壁管,复合材料是将二维碳纤维织物添加到环氧形状记忆树脂中制备而成,通过调整基体树脂和固化剂的配比可控制材料的形状记忆性能。基于相变理论构建了形状记忆本构模型,并应用三点弯曲试验验证。通过微观、细观、宏观多尺度方法,计算了复合材料的均匀ABD刚度矩阵,依据Kirchhoff假设推导了薄壁管等效空间梁单元。搭建地面技术演示平台,验证形状记忆可展桁架单元收纳比达到50:1,形状恢复率约为100%。
关键词
空间可展桁架
织物增强复合材料
形状记忆本构模型
abd
刚度矩阵
复合材料梁单元
Keywords
space deployable truss
weave-reinforced composite
shape memory constitutive model
abd
stiffness
matrix
composite beam element
分类号
V214 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
复合材料薄壁带簧刚度特性计算及折叠行为分析
王栋
马陆
贾启龙
《工程科学与技术》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
单层编织增强复合材料力学特性计算
高冀峰
余兵
陈务军
胡建辉
赵兵
樊鹏玄
张大旭
房光强
彭福军
《上海航天（中英文）》
CSCD
2020
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
织物增强形状记忆复合材料大型空间可展桁架研究进展
高冀峰
房光强
余兵
樊鹏玄
陈务军
赵兵
曹争利
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
6
原文传递
已选择
0
条
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参考文献
引证文献
统计分析
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