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SiC_(f)/SiC复合材料涡轮叶片设计的结构强度分析和榫头铺层结构改进
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作者 李婷婷 周洪民 +5 位作者 徐昊 王静 王岭 戴瑛 贺鹏飞 邱海鹏 《力学季刊》 北大核心 2026年第1期175-189,共15页
针对复合材料涡轮叶片在复杂服役环境下的力学响应和结构设计问题,本文参考某高温合金涡轮转子叶片,开展了基于工艺、结构和性能的SiC_(f)/SiC复合材料涡轮叶片一体化设计.首先,建立了叶片–涡轮盘三维有限元模型,对离心载荷、温度载荷... 针对复合材料涡轮叶片在复杂服役环境下的力学响应和结构设计问题,本文参考某高温合金涡轮转子叶片,开展了基于工艺、结构和性能的SiC_(f)/SiC复合材料涡轮叶片一体化设计.首先,建立了叶片–涡轮盘三维有限元模型,对离心载荷、温度载荷及气动载荷共同作用下的整体叶片进行耦合分析,系统评估了叶片的应力分布与变形特性.而后,提取真实工况下榫头区域的载荷分布特征,并将其等效到榫头局部分析模型.结合SiC_(f)/SiC复合材料的成型工艺特点与纤维连续性要求,提出多种榫头铺层结构改进方案,建立了榫头区域局部细观有限元模型,通过对不同铺层结构中径向应力和层间剪应力分布特征的对比,优选出交错插层榫头铺层方案,结果表明该方案能够有效提高叶片结构的强度储备系数,并降低榫头区域的层间剪应力水平. 展开更多
关键词 复合材料涡轮叶片 结构强度分析 榫头铺层改进
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基于参数化建模的开孔复合材料层合板毯式曲线模型快速构建方法
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作者 戴国斌 尹进 +2 位作者 蔡巧言 顾春辉 苏玲 《复合材料学报》 北大核心 2026年第1期597-605,共9页
毯式曲线设计法是层合板结构设计的重要方法,现有通过毯式试验获取层合板毯式曲线的方法代价大、周期长、成本高,不利于结构快速迭代设计。本文通过试验数据辅助的ABAQUS有限元参数化建模,实现了66种铺层下开孔层合板的极限载荷及初始... 毯式曲线设计法是层合板结构设计的重要方法,现有通过毯式试验获取层合板毯式曲线的方法代价大、周期长、成本高,不利于结构快速迭代设计。本文通过试验数据辅助的ABAQUS有限元参数化建模,实现了66种铺层下开孔层合板的极限载荷及初始刚度预报,在此基础上实现基于响应面方法的毯式曲线模型的快速构建。该方法通过Python脚本实现铺层赋予、提交计算并提取数据,避免了重复操作提高了分析效率,可推广用于其他毯式曲线模型的快速构建。对于不含有±45°铺层的层合板,面内剪切强度是敏感参数,同时由于该方向铺层缺失导致的切应力分布和二维Hashin准则控制单层板失效,最终导致按实测材料强度参数计算的结果存在较大误差。修正后获得毯式曲线模型可以反映开孔层合板强度随不同方向铺层占比变化导致的强度变化,精度较高。 展开更多
关键词 开孔层合板 参数化建模 极限载荷 铺层比例 毯式曲线
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Optimization design of spar cap layup for wind turbine blade 被引量:1
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作者 Jie ZHU Xin CAI +1 位作者 Pan PAN Rongrong GU 《Frontiers of Structural and Civil Engineering》 SCIE EI 2012年第1期53-56,共4页
Based on the aerodynamic shape and structural form of the blade are fixed,a mathematical model of optimization design for wind turbine blade is established.The model is pursued with respect to minimum the blade mass t... Based on the aerodynamic shape and structural form of the blade are fixed,a mathematical model of optimization design for wind turbine blade is established.The model is pursued with respect to minimum the blade mass to reduce the cost of wind turbine production.The material layup numbers of the spar cap are chosen as the design variables;while the demands of strength,stiffness and stability of the blade are employed as the constraint conditions.The optimization design for a 1.5 MW wind turbine blade is carried out by combing above objective and constraint conditions at the action of ultimate flapwise loads with the finite element software ANSYS.Compared with the original design,the optimization design result achieves a reduction of 7.2%of the blade mass,the stress and strain distribution of the blade is more reasonable,and there is no occurrence of resonance,therefore its effectiveness is verified. 展开更多
关键词 wind turbine blade spar cap layup optimization design blade mass
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不同浸渍工艺CF/PAEK预浸料的自动铺放成型质量及性能
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作者 顾星河 来晓靓 +4 位作者 纪毓杨 林秋实 李博健 陶群燕 谢富原 《工程塑料应用》 北大核心 2026年第3期130-137,共8页
为研究国产热塑性预浸料的自动铺放工艺适配性,分别以熔融浸渍法和溶液浸渍法制备的碳纤维增强聚芳醚酮(CF/PAEK)预浸料为原材料,借助国产激光加热自动铺丝设备,采用原位固结、原位热压、热压罐后固结三种不同的工艺方法制备复合材料,... 为研究国产热塑性预浸料的自动铺放工艺适配性,分别以熔融浸渍法和溶液浸渍法制备的碳纤维增强聚芳醚酮(CF/PAEK)预浸料为原材料,借助国产激光加热自动铺丝设备,采用原位固结、原位热压、热压罐后固结三种不同的工艺方法制备复合材料,并通过无损检测、金相表征、压缩性能测试等方法评价复合材料的成型质量及性能。结果表明,溶液浸渍法制备的预浸料的浸渍质量更好,在原位固结和原位热压工艺中,使用溶液浸渍预浸料制备的复合材料0°压缩性能优于熔融浸渍法。溶液浸渍CF/PAEK复合材料原位固结工艺下的0°压缩强度为705.6 MPa,压缩模量为129.9 GPa,在原位热压工艺下的0°压缩强度为686.1 MPa,压缩模量为145.1 GPa。在热压罐后固结工艺条件下,熔融浸渍预浸料制备的复合材料力学性能明显优于溶液浸渍预浸料制备的复合材料,其0°压缩强度为960.4 MPa,压缩模量为131.9 GPa,冲击后压缩强度达到317.1 MPa,这主要是由于热压罐后固结工艺能够消除熔融浸渍法预浸料的缺陷,显著提升了复合材料的成型质量。 展开更多
关键词 热塑性复合材料 自动铺放成型 预浸料 激光加热 成型工艺
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玻璃纤维T形接头三点弯曲数值研究
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作者 刘桂珍 胡诚锐 +3 位作者 余振扬 李靖 黄妍 王敏 《合成纤维》 2026年第3期76-80,共5页
为了研究复合材料T形接头在三点弯曲载荷下的破坏机制,构建了玻璃纤维增强型复合材料T形连接件的三维有限元模型。选用3D-Hashin准则来预测纤维损伤,在模型中采用内聚力接触来模拟蒙皮与蒙皮、蒙皮与筋条的脱粘行为,并通过三点弯曲试验... 为了研究复合材料T形接头在三点弯曲载荷下的破坏机制,构建了玻璃纤维增强型复合材料T形连接件的三维有限元模型。选用3D-Hashin准则来预测纤维损伤,在模型中采用内聚力接触来模拟蒙皮与蒙皮、蒙皮与筋条的脱粘行为,并通过三点弯曲试验来验证模型的有效性。在此模型基础上讨论了不同铺层角度下和不同铺层材料对T形接头的损伤规律。结果表明:数值计算结果与试验结果拟合较好;随着弯曲载荷增加,T形接头三角区初始损伤发生在三角区域,并逐渐扩散,导致表皮之间完全脱粘的破坏模式;铺层角度处于0°到90°时,增加铺层的角度可以增加整体结构的强度,并且随着铺层角度的增加,其增加幅度越来越大;将玻璃纤维层替换为碳纤维层,铺层角度越密集,T形接头的抗弯性能越好。 展开更多
关键词 T形接头 三点弯曲 数值分析 铺层材料
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CFRP/铝材料轮毂轻量化设计 被引量:1
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作者 康元春 杨建华 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第6期94-100,共7页
对轮毂进行轻量化设计,使用碳纤维复合材料替换原铝合金轮辋,采用了以神经网络作为代理模型的优化方法。基于等刚度理论确定碳纤维复合材料轮辋的初始厚度;综合考虑铝合金轮辐和碳纤维轮辋厚度对其性能的影响,利用拉丁超立方抽样生成多... 对轮毂进行轻量化设计,使用碳纤维复合材料替换原铝合金轮辋,采用了以神经网络作为代理模型的优化方法。基于等刚度理论确定碳纤维复合材料轮辋的初始厚度;综合考虑铝合金轮辐和碳纤维轮辋厚度对其性能的影响,利用拉丁超立方抽样生成多组试验样本;基于试验样本运用神经网络作为代理模型,对轮辐的厚度尺寸和轮辋各角度碳纤维铺层厚度进行优化;为得到最佳的碳纤维铺层顺序,在Optistruct中进一步对碳纤维轮辋铺层顺序进行优化。最终得到的CFRP/铝材料轮毂重量上减轻18.43%,且满足刚度及强度的相关要求。 展开更多
关键词 铝/碳纤维 轮毂 轻量化 神经网络 铺层优化 复合材料
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汽车碳纤维复合材料中地板铺层设计及工程化优化应用 被引量:1
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作者 徐立友 安笑博 +3 位作者 张帅 赵晟杰 郭加豪 吕星浩 《重庆理工大学学报(自然科学)》 北大核心 2025年第6期150-159,共10页
为提高白车身性能及汽车轻量化水平,降低白车身地板材料、工艺和结构成本,基于复合材料失效准则,提出一种分区式碳纤维复合材料地板优化设计方法。建立白车身静态性能分析模型,验证了模型正确性。对T700/WP-R2300进行准静态性能测试,探... 为提高白车身性能及汽车轻量化水平,降低白车身地板材料、工艺和结构成本,基于复合材料失效准则,提出一种分区式碳纤维复合材料地板优化设计方法。建立白车身静态性能分析模型,验证了模型正确性。对T700/WP-R2300进行准静态性能测试,探明了该碳纤维复合材料力学性能参数。通过自由尺寸优化、铺层厚度优化和铺层顺序优化等方法对重新设计后的中地板进行碳纤维铺层优化。结果表明,碳纤复材中地板的弯曲刚度提高了351.3%,扭转刚度提高了111.4%,中地板减重40%。碳纤复材中地板白车身弯曲刚度提高了5.9%,扭转刚度提高了10.5%,一阶弯曲频率和扭转频率分别提高了9.0%和10.8%,轻量化效果显著。 展开更多
关键词 汽车中地板 碳纤维复合材料 分区铺层设计 工程化裁剪 多目标优化
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百米级风电叶片弯扭耦合设计过程中的气弹失稳现象研究
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作者 周乐 沈昕 +4 位作者 马璐 王速 李逸佳 欧阳华 杜朝辉 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第12期4043-4050,共8页
以IEA-15 MW风力机为对象研究了叶片主梁碳纤维非对称铺层设计对叶片结构特性的影响,并对弯扭耦合设计后风力机的气弹失稳现象进行了讨论。结果表明,随着碳纤维偏轴角度的增加,叶片的挥舞和拉伸刚度显著下降且弯扭耦合因子呈现出先增后... 以IEA-15 MW风力机为对象研究了叶片主梁碳纤维非对称铺层设计对叶片结构特性的影响,并对弯扭耦合设计后风力机的气弹失稳现象进行了讨论。结果表明,随着碳纤维偏轴角度的增加,叶片的挥舞和拉伸刚度显著下降且弯扭耦合因子呈现出先增后减的变化趋势,当碳纤维偏轴角度为25◦时,叶片具有最佳的弯扭耦合效果。由于非对称铺层设计降低了叶片的挥舞刚度,使得挥舞方向上气动力对叶片的做功显著增加,因此具有25◦偏轴角的非对称铺层叶片在风力机的额定工况点处发生了明显的气弹失稳。 展开更多
关键词 百米级叶片 非对称铺层 弯扭耦合 气弹失稳
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多损伤模式下碳/玻璃混杂纤维层合板高速冲击模拟与铺层优化
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作者 秦佳 裴晓阳 张豪 《北京理工大学学报》 北大核心 2025年第11期1149-1163,共15页
碳/玻璃纤维混杂复合材料(C/GFRP)层合板因其轻量化特性而广泛应用于无人机等飞行器的结构中.然而在战场环境下,无人机易受高速碎片冲击威胁,其抗冲击性能直接关系到武器系统的安全性.并且,由于复合材料层合板受到冲击时,同时存在着基... 碳/玻璃纤维混杂复合材料(C/GFRP)层合板因其轻量化特性而广泛应用于无人机等飞行器的结构中.然而在战场环境下,无人机易受高速碎片冲击威胁,其抗冲击性能直接关系到武器系统的安全性.并且,由于复合材料层合板受到冲击时,同时存在着基体、纤维的拉伸、压缩及层间断裂等多种损伤模式的竞争耦合,其混杂界面比、铺层角度组合等关键参数与抗冲击性能的关联有待进一步认识.针对碳/玻璃纤维混杂复合材料,建立了可表征基体、纤维多种损伤模式的模型.重点分析了各个铺层构型下的损伤细节(分层损伤、损伤区域等)、损伤模式(纤维拉伸/压缩失效、基体拉伸/压缩失效)及其他关键参数.并通过模拟探明了铺层构型与材料抗冲击性能的关联.研究结果表明,在相同纤维含量与角度组合下,提高混杂界面比例有助于减少分层损伤,并降低剩余速度.在相同混杂比例下,增大相邻铺层角度梯度可以减小损伤面积并增大能量耗散.在此基础上提出的新型铺层构型有助于增大临界损伤位移并分散损伤区域.本研究为无人机复合材料高速冲击下的铺层优化提供了基于多损伤模式精细化调控的理论依据,对无人机防护体系构建具有重要工程指导价值. 展开更多
关键词 铺层构型 高速冲击 数值模拟 损伤分析
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层数与铺层方式对多层芳纶平纹织物抗侵彻性能的影响
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作者 李欣田 周玄 +2 位作者 王展翾 杜忠华 徐立志 《纺织学报》 北大核心 2025年第11期126-136,共11页
为探究多层芳纶平纹织物铺层对破坏模式的影响机制,以芳纶平纹机织物为研究对象,用7.62 mm手枪子弹为被防护对象,采用四周夹紧方式,设置单层、三层、五层3种常规铺层织物靶板和五层30°间隔铺层([0°/30°/60°/90°... 为探究多层芳纶平纹织物铺层对破坏模式的影响机制,以芳纶平纹机织物为研究对象,用7.62 mm手枪子弹为被防护对象,采用四周夹紧方式,设置单层、三层、五层3种常规铺层织物靶板和五层30°间隔铺层([0°/30°/60°/90°/120°])织物靶板,通过弹道试验和有限元仿真探究了织物层数和铺层方式对其能量吸收水平的影响。结果表明:在常规铺层织物靶板中,随着层数的增加,吸能水平和吸能效率均呈现增长趋势,五层靶板吸能水平较三层靶板和单层靶板分别高45.49%和472.82%;三层靶板比吸能较单层靶板高14.63%,五层靶板比吸能较三层靶板高3.0%;单层靶板缺少层间摩擦作用,吸能效率与三层、五层靶板相差较大。将五层靶板采用30°间隔铺层后,面内应力波传播方向发生变化,靶板较难发生破坏,与弹丸的接触时间延长,从而表现出更强的抗侵彻能力,其吸收能量较常规铺层五层靶板提升12.47%。 展开更多
关键词 芳纶平纹织物 有限元仿真 弹道试验 多层织物 铺层方式 抗侵彻性能
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Double-Double帽型加筋结构复合材料层合板铺层设计及其压缩屈曲行为
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作者 丁天赐 杜晨 彭雄奇 《复合材料学报》 北大核心 2025年第11期6215-6225,共11页
碳纤维增强复合材料结构设计上高度的灵活性决定了其结构设计优化的复杂性,如何在保证精度要求下尽量减少计算成本是当下的研究热点之一。针对航空用帽型加筋结构复合材料层合板铺层设计问题,基于层压参数理论和新提出的Double-Double... 碳纤维增强复合材料结构设计上高度的灵活性决定了其结构设计优化的复杂性,如何在保证精度要求下尽量减少计算成本是当下的研究热点之一。针对航空用帽型加筋结构复合材料层合板铺层设计问题,基于层压参数理论和新提出的Double-Double铺层方法,结合屈曲理论,建立了优化变量和优化目标之间的函数关系,对帽型加强筋和帽型加筋结构复合材料层合板承载能力进行了铺层优化设计,有效降低了寻优的计算成本。通过轴向压缩实验验证了理论模型和层压参数全局寻优能力,并对帽型加筋结构复合材料层合板轴压屈曲失稳行为进行了分析。 展开更多
关键词 帽型加筋结构 屈曲失稳 Double-Double铺层方法 铺层设计优化 层压参数
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飞机复合材料结构损伤分析与修理工艺探究
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作者 余磊 安鲁陵 +3 位作者 王风华 朱闪闪 郑莹莹 倪清兰 《热加工工艺》 北大核心 2025年第6期147-152,146,共7页
先进复合材料因具有比强度高、比模量高、疲劳性好、可设计性强等诸多优点,在现代飞机中的应用占比越来越高。飞机复合材料零部件在生产制造和飞机服役过程中会由于工艺控制不当、自然环境影响和遭遇外来物撞击等情况导致各类缺陷和损... 先进复合材料因具有比强度高、比模量高、疲劳性好、可设计性强等诸多优点,在现代飞机中的应用占比越来越高。飞机复合材料零部件在生产制造和飞机服役过程中会由于工艺控制不当、自然环境影响和遭遇外来物撞击等情况导致各类缺陷和损伤。随着复合材料在现代飞机中的应用大幅提升,开展飞机复合材料结构修理技术研究有助于飞机复合材料维修向高质量、高效率、低成本方向提升。对飞机复合材料结构常见损伤进行了剖析,同时针对复合材料层合板铺层修理工艺进行了探究,对试验中存在的问题进行了分析总结,这对飞机复合材料结构件损伤修复具有实践意义。 展开更多
关键词 飞机 复合材料 损伤 铺层修理
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L形复合材料长梁件的倒圆角对其固化变形特性影响规律研究
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作者 王岩 黄永勇 李毅超 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第9期65-74,124,共11页
为了解决U形或L形长梁件因固化变形带来的结构装配困难与承载可靠性降低的问题,本文基于ABAQUS有限元软件建立了一套复合材料固化变形仿真计算模型。基于该模型探究了L形复合材料长梁件的结构形状与铺层角度对其固化变形的影响。通过与... 为了解决U形或L形长梁件因固化变形带来的结构装配困难与承载可靠性降低的问题,本文基于ABAQUS有限元软件建立了一套复合材料固化变形仿真计算模型。基于该模型探究了L形复合材料长梁件的结构形状与铺层角度对其固化变形的影响。通过与三种非对称铺层L形复合材料长梁件的固化变形实验结果进行对比,发现仿真模型的最大计算误差为11%。基于该模型研究了铺层角度为[0/0/45/-45]_(S)、[0/90/45/-45]_(S)、[90/90/45/-45]_(S)的L形复合材料长梁件在不同倒圆角半径下的固化残余应力场与固化变形特性。结果表明,复合材料的倒圆角半径与铺层角度会显著影响构件的固化变形与残余应力。随着圆角半径的增加,三种铺层试样的固化残余应力与固化变形量均呈下降趋势。在圆角半径相同的情况下,[0/90/45/-45]_(S)试样的固化变形量与固化残余应力均为三种铺层设计中的最小值。这些结果表明,适当增大L形长梁件的倒圆角并进行合理均匀的铺层角度设计,有助于降低L形复合材料长梁件的固化变形。 展开更多
关键词 复合材料 固化变形 有限元仿真 倒圆角 铺层角度
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碳/玻混杂纤维复合材料自行车轮辋的优化混杂比及抗疲劳验证 被引量:1
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作者 周勇军 潘雅婷 李红周 《材料工程》 北大核心 2025年第9期189-197,共9页
针对全碳纤维增强聚合物基复合材料在使用过程中耐疲劳性不足的问题,为了构建出兼具耐压力强和耐疲劳性强且价格适中等优点的自行车轮辋,本工作设计和数值分析了一种由层间混杂碳纤维/玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料制成的自行车轮辋... 针对全碳纤维增强聚合物基复合材料在使用过程中耐疲劳性不足的问题,为了构建出兼具耐压力强和耐疲劳性强且价格适中等优点的自行车轮辋,本工作设计和数值分析了一种由层间混杂碳纤维/玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料制成的自行车轮辋。首先,通过环氧树脂和纤维的材料力学性能,采用单胞理论计算得到连续纤维增强复合材料的各向异性的材料力学参数,作为ABAQUS铺层的输入材料参数。随后,从轮辋的侧壁和凸缘两部分的混杂比和铺层顺序出发,计算了碳纤维和玻璃纤维的混杂比和铺层顺序的变化对构件承载性能的影响。通过对多组方案进行设计、计算和对比分析,结果表明:轮辋侧壁的最佳碳纤维与玻璃纤维混杂比为3∶2,轮辋凸缘的最佳碳纤维与玻璃纤维混杂比为10∶16。5万次加速疲劳测试实验证明:采用优化后的铺层混杂比方案指导复合材料自行车轮辋的制备,可以抑制层间裂纹,显著提高复合材料轮辋的抗疲劳性。 展开更多
关键词 自行车轮辋 碳纤维 混杂纤维复合材料 铺层优化设计 抗疲劳性
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不同铺层顺序对GO-CF/BF混杂增强复合材料微观组织及弯曲性能的影响
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作者 马玉钦 张得洋 +6 位作者 黄超雷 史妍妮 许怡 韩玉朋 吕晋书 黎程山 孙岩辉 《复旦学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期186-197,共12页
石墨烯碳纤维/玄武岩纤维(GO-CF/BF)混杂增强复合材料凭借其低密度及优异的机械性能引起科学界越来越广泛的关注。本文采用仿真分析与试验验证对真空浸渗热压成型工艺(VIHPS)制备的GO-CF/BF混杂增强复合材料的微观组织及弯曲性能进行了... 石墨烯碳纤维/玄武岩纤维(GO-CF/BF)混杂增强复合材料凭借其低密度及优异的机械性能引起科学界越来越广泛的关注。本文采用仿真分析与试验验证对真空浸渗热压成型工艺(VIHPS)制备的GO-CF/BF混杂增强复合材料的微观组织及弯曲性能进行了探究。首先用扫描电镜对GO-CF/BF混杂增强复合材料微观组织进行表征,并用COMSOL软件对其浸渗效果进行仿真。然后将DIGIMAT软件建立的代表性体积单元模型导入ANSYS软件进行三点弯曲仿真。仿真与试验结果表明,不同铺层顺序对复合材料的浸渗效果与弯曲性能有显著影响。当铺层顺序为BBBCCC时,复合材料内部基体体积分数较大,CF与BF被基体溶液包裹,浸渗效果较好。由于外侧受压的BF具有较好的韧性,可以更好的分散应力,因此该铺层下复合材料的弯曲强度最大,高达442.89 MPa。当铺层顺序为CBBBCC时,复合材料的整体浸渗效果较差,内部出现孔洞缺陷,从而影响纤维与基体之间的界面结合质量,使得复合材料弯曲强度下降至296.17 MPa。最后,将仿真结果与三点弯曲试验结果进行对比,发现两者变化趋势基本一致,且仿真结果与试验结果接近。 展开更多
关键词 石墨烯碳纤维/玄武岩纤维 混杂增强复合材料 浸渗 铺层顺序 三点弯曲
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白车身车顶碳纤维复合材料前横梁铺层设计及多层次优化方法
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作者 徐立友 徐正中 +1 位作者 张帅 王芳瑞 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第29期12451-12465,共15页
为了提高汽车车顶前横梁的强度、刚度、轻量化水平,实现材料和结构等方面的平衡,构建碳纤维复合材料前横梁的设计与优化方法,通过提出改进的粒子群优化-细菌觅食优化(particle swarm optimization-bacterial foraging optimization,PSO-... 为了提高汽车车顶前横梁的强度、刚度、轻量化水平,实现材料和结构等方面的平衡,构建碳纤维复合材料前横梁的设计与优化方法,通过提出改进的粒子群优化-细菌觅食优化(particle swarm optimization-bacterial foraging optimization,PSO-BFO)混合算法和铺层多层次优化方法,设计了碳纤维复合材料车顶前横梁。建立白车身有限元模型,并实验验证了模型的准确性,获得优化前的前横梁有限元模型。模拟前横梁在顶压、三点弯曲和压缩工况下的性能,确定铺层优化的边界条件;对T700/WP-R2300材料进行性能测试,为铺层优化提供材料参数;通过自由尺寸优化、尺寸优化确定了碳纤复材前横梁的铺块形状、厚度,结合PSO-BFO混合优化算法优化了铺层顺序。优化后前横梁减重45.47%,顶压、三点弯曲和压缩工况下位移分别降低43.64%、29.58%和28.61%,应力分别降低85%、79.44%和75.03%,验证了多层次优化方法的有效性。 展开更多
关键词 车顶前横梁 碳纤维复合材料 铺层设计方法 多层次优化 轻量化
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白车身碳纤维复合材料前地板铺层设计优化研究
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作者 徐立友 何飞飞 +2 位作者 张帅 王运玲 王鹏飞 《现代制造工程》 北大核心 2025年第6期92-101,44,共11页
为实现白车身前地板复合材料铺层的精准优化以及结构轻量化,提出一种基于白车身的多层次组合优化与设计方法,采用分区式碳纤维复合材料地板策略,对碳纤维复合材料前地板进行铺层设计。建立某电动汽车白车身有限元模型,验证该模型的正确... 为实现白车身前地板复合材料铺层的精准优化以及结构轻量化,提出一种基于白车身的多层次组合优化与设计方法,采用分区式碳纤维复合材料地板策略,对碳纤维复合材料前地板进行铺层设计。建立某电动汽车白车身有限元模型,验证该模型的正确性。通过碳纤维复合材料力学特性试验,探明了T700/WP-R2300树脂基纤维增强材料的力学参数。采用超级层自由尺寸优化、铺层块裁剪以及铺层块尺寸优化方法,确定碳纤维复合材料前地板的铺层厚度、铺块形状和铺层层数,并通过铺层顺序优化调整铺层铺覆顺序,放置于白车身进行仿真验证。结果表明,铺层优化后的碳纤维复合材料前地板比原钢制地板静态弯曲刚度和静态扭转刚度分别提高198.69%和153.59%,轻量化效果显著,优化后碳纤维复合材料前地板减重达45.33%。同时,白车身静态弯曲和扭转刚度分别提高1.82%和1.96%,一阶扭转频率和弯曲频率分别提高3.05%和3.72%,静态刚度和低阶模态性能得到显著增强。 展开更多
关键词 白车身静态性能 碳纤复材前地板 多层次优化方法 铺层顺序优化 轻量化设计
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M形复合材料超弹性杆不同铺层方式下仿真分析
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作者 范硕硕 周波 《中国科技论文在线精品论文》 2025年第3期282-284,共3页
在航空航天领域中,超弹性杆主要应用于星载天线展开机构、太阳帆展开架及航空器起落架等部件。超弹性杆的铺层方式的不同对杆件力学性能影响较大,本文以截面形状为“M”形的超弹性杆为研究对象,并利用ABAQUS有限元软件,建立了M形杆弯曲... 在航空航天领域中,超弹性杆主要应用于星载天线展开机构、太阳帆展开架及航空器起落架等部件。超弹性杆的铺层方式的不同对杆件力学性能影响较大,本文以截面形状为“M”形的超弹性杆为研究对象,并利用ABAQUS有限元软件,建立了M形杆弯曲、扭转、压缩的有限元模型,对M形杆的组成部件设置四种不同铺层方式作为对照,分析不同铺层方式下的M形杆的临界力矩和应力。结果表明,增加杆件部件的铺层数量可提高M形杆的抗弯和抗扭特性;在[±45°]铺层方式中,增加0°和90°正交铺层,可以提高静强度承载能力。 展开更多
关键词 固体力学 超弹性杆 铺层方式 复合材料
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多向铺层CFRP复合材料螺旋铣孔切削力模型研究
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作者 王海艳 王庆超 +1 位作者 于万春 冯岩 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第9期112-118,共7页
为了准确预测多向铺层碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料在螺旋铣孔过程中的切削力,基于多向CFRP的材料特点和螺旋铣孔的加工原理,考虑不同纤维铺层螺旋铣孔层间效应,分析纤维方向角对切削力的影响;根据不同切削区域受力情况计算微元切削... 为了准确预测多向铺层碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料在螺旋铣孔过程中的切削力,基于多向CFRP的材料特点和螺旋铣孔的加工原理,考虑不同纤维铺层螺旋铣孔层间效应,分析纤维方向角对切削力的影响;根据不同切削区域受力情况计算微元切削力,通过叠加原理建立了多向铺层复合材料螺旋铣孔切削力模型.并开展了多向CFRP螺旋铣孔试验,对试验测得的切削力进行滤波处理后进行分析,根据试验数据标定层间效应系数,将试验测得的切削力与模型预测的切削力进行比较.结果显示:X,Y向切削力最大误差不超过20%,Z向切削力最大误差不超过10%,试验结果验证了模型的正确性. 展开更多
关键词 多向铺层 碳纤维复合材料 螺旋铣孔 切削力 层间效应
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碳纤维复合材料T形电池盒箱体的铺层设计
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作者 周勇军 周坤 李红周 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第1期117-123,共7页
新能源汽车的安全性和轻量化是当今汽车发展的重要方向,以汽车安全性为基础进行轻量化研究具有重要的现实意义。碳纤维复合材料在汽车结构上的应用是实现其轻量化的有效途径之一。采用Halpin-Tsai方程和有限元单胞模型两种方法,计算得... 新能源汽车的安全性和轻量化是当今汽车发展的重要方向,以汽车安全性为基础进行轻量化研究具有重要的现实意义。碳纤维复合材料在汽车结构上的应用是实现其轻量化的有效途径之一。采用Halpin-Tsai方程和有限元单胞模型两种方法,计算得到了六种具有代表性的碳纤维复合材料分别在50%、55%、60%纤维体积含量下的单向单层板的工程弹性常数,作为铺层的输入参数。针对提高碳纤维增强复合材料T形电池盒箱体的表面弯曲刚度以应对使用情况下的形变,以最大位移控制在1 mm为目标,以3.4 mm厚度为基准,采用准各向同性铺层,对电池盒箱体模型进行了有限元分析。计算结果表明:在固定碳纤维体积含量,电池盒厚度不超过3.4 mm的情况下,只有三种碳纤维复合材料在受力情况下能够满足最大形变小于1 mm的要求。 展开更多
关键词 电池盒箱体 碳纤维复合材料 Halpin-Tsai方程 有限元模型 铺层设计 轻量化
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