复合材料层合板机械连接修理拉伸性能 被引量：16

1

作者 聂恒昌 谭日明 +1 位作者 郭霞 关志东 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第2期318-327,共10页

带损伤孔的复合材料层合板拉伸强度会降低约55%,需要对其进行修理以恢复力学性能、满足使用要求。针对带圆形损伤孔的复合材料层合板设计了机械连接修理方案,通过轴向拉伸试验评估其修理效果。根据试验条件建立了有限元模型,分析不同的... 带损伤孔的复合材料层合板拉伸强度会降低约55%,需要对其进行修理以恢复力学性能、满足使用要求。针对带圆形损伤孔的复合材料层合板设计了机械连接修理方案,通过轴向拉伸试验评估其修理效果。根据试验条件建立了有限元模型,分析不同的修理方案对破坏模式、破坏载荷、应力分布、钉载分配等产生的影响。试验及有限元分析（FEA）均表明,修理后的复合材料层合板,其强度恢复率达到55%~60%左右,应力集中部位主要在修理区域最外侧的钉孔旁,最终破坏模式为母板沿修理区域最外侧一排钉孔断裂。使用双面修理、增加螺栓排数、采用金属补片、适当增加补片厚度,可减缓应力集中,改善钉载分配,提高结构强度恢复率。 展开更多

关键词 层合板 机械连接修理 有限元分析(FEA) 破坏模式 强度恢复率 渐进损伤 钉载分配

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复合材料胶接修理层合板拉伸性能及影响参数 被引量：14

2

作者 聂恒昌 徐吉峰 +2 位作者 关志东 黎增山 王鑫 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期124-131,共8页

胶接修理是效率较高、应用较广的复合材料结构修补技术。对采用不同参数进行挖补和贴补修理的复合材料层合板的拉伸性能进行实验研究。结果表明:挖补修理实验件的强度恢复率约为66%~91%,贴补修理实验件的强度恢复率约为44%~61%。在挖补... 胶接修理是效率较高、应用较广的复合材料结构修补技术。对采用不同参数进行挖补和贴补修理的复合材料层合板的拉伸性能进行实验研究。结果表明:挖补修理实验件的强度恢复率约为66%~91%,贴补修理实验件的强度恢复率约为44%~61%。在挖补修理实验件中,减小挖补斜度、采用双面挖补、使用热压罐固化,在贴补修理实验件中,采用双面贴补、增大补片尺寸,均可得到更高的强度恢复率。在实验基础上建立的有限元模型,能够有效预测实验件的失效载荷、破坏模式,并可分析实验件的应力分布和渐进损伤过程,为设计修理方案提供参考。 展开更多

关键词 层合板 挖补修理 贴补修理 强度恢复率 有限元模拟 渐进损伤

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复合材料加筋板筋条修理后的压缩性能 被引量：4

3

作者 赵闯 聂恒昌 +1 位作者 郭霞 关志东 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第6期834-838,共5页

承受压缩载荷时,筋条损伤往往造成复合材料加筋板结构的严重失效.针对筋条壁板脱黏、腹板分层、上缘条损伤3种情况分别设计了相应的修理方案并制作了试验件.为保证压缩载荷的均匀施加,设计制作了加筋板试验专用夹具,含有固定试验件的卡... 承受压缩载荷时,筋条损伤往往造成复合材料加筋板结构的严重失效.针对筋条壁板脱黏、腹板分层、上缘条损伤3种情况分别设计了相应的修理方案并制作了试验件.为保证压缩载荷的均匀施加,设计制作了加筋板试验专用夹具,含有固定试验件的卡槽和保证加载方向沿竖直方向的导轨.筋条修理后的复合材料加筋板的轴向压缩试验表明不同修理部位、不同修理方法对加筋板的力学性能影响不同.有限元分析表明加筋板的屈曲模态、整体破坏模式以及板-筋胶层的破坏情况都受到修理方案的影响. 展开更多

关键词 复合材料 加筋板 脱黏 筋条修理 压缩试验 有限元法

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多孔未极化Pb(Zr0.95Ti0.05)O3铁电陶瓷单轴压缩力学响应与相变 被引量：3

4

作者 蒋招绣 辛铭之 +3 位作者 申海艇 王永刚 聂恒昌 刘雨生 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第13期228-237,共10页

通过添加造孔剂的方法制备了四种不同孔隙率未极化PZT95/5铁电陶瓷.采用非接触式的数字散斑相关性分析(digital image correltation,DIC)全场应变光学测量技术,对多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷开展了单轴压缩实验研究,讨论了孔隙率对未极化... 通过添加造孔剂的方法制备了四种不同孔隙率未极化PZT95/5铁电陶瓷.采用非接触式的数字散斑相关性分析(digital image correltation,DIC)全场应变光学测量技术,对多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷开展了单轴压缩实验研究,讨论了孔隙率对未极化PZT95/5铁电陶瓷的力学响应与畴变、相变行为的影响.多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷的单轴压缩应力-应变关系呈现出类似于泡沫或蜂窝材料的三阶段变形特征,其变形机理主要归因于畴变和相变的共同作用,与微孔洞塌缩过程无关.多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷的弹性模量、压缩强度都随着孔隙率的增加而明显降低,而孔隙率对断裂应变的影响较小.预制的微孔洞没有改善未极化PZT95/5铁电陶瓷材料的韧性,这是因为单轴压缩下未极化PZT95/5铁电陶瓷的断裂机理是轴向劈裂破坏,微孔洞对劈裂裂纹传播没有起到阻碍和分叉作用.准静态单轴压缩下多孔未极化PZT95/5铁电陶瓷畴变和相变开始的临界应力都随着孔隙率的增大而呈线性衰减,但相变开始的临界体积应变却不依赖孔隙率. 展开更多

关键词 未极化Pb(Zr0.95Ti0.05) O3铁电陶瓷 孔隙率 力学响应 相变

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多孔PZT95/5铁电陶瓷材料研究进展 被引量：2

5

作者 聂恒昌 王永龄 +2 位作者 贺红亮 王根水 董显林 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期153-161,共9页

基于铁电材料冲击波去极化效应的高功率脉冲电源在国防和高新技术领域具有重要应用。PZT95/5铁电陶瓷是目前铁电体高功率脉冲电源应用的理想材料。近年来,多孔PZT95/5铁电陶瓷被发现具有更优异的综合性能而引起广泛关注。本文概述了多孔... 基于铁电材料冲击波去极化效应的高功率脉冲电源在国防和高新技术领域具有重要应用。PZT95/5铁电陶瓷是目前铁电体高功率脉冲电源应用的理想材料。近年来,多孔PZT95/5铁电陶瓷被发现具有更优异的综合性能而引起广泛关注。本文概述了多孔PZT95/5铁电陶瓷在微结构与性能调控、冲击波加载下的响应行为以及抗冲击损伤机制等方面的最新进展。研究发现,具有合适气孔率和气孔分布的多孔PZT95/5铁电陶瓷具有优异的抗冲击损伤和耐电击穿性能;多孔脆性材料中破碎介质的"滑移与转动"变形机制增强了材料的塑性变形,从而提高了多孔材料的抗冲击损伤性能。最后,简要介绍了BNT基无铅铁电陶瓷以及PIN-PMN铁电单晶在高功率脉冲电源方面应用的研究进展,并对未来研究工作提出展望。 展开更多

关键词 铁电材料 PZT95/5 多孔材料 冲击波 电机械性能 综述

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极化状态与方向对单轴压缩下Pb(Zr_(0.95)Ti_(0.05))O_3铁电陶瓷畴变与相变行为的影响 被引量：2

6

作者 蒋招绣 王永刚 +1 位作者 聂恒昌 刘雨生 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期209-216,共8页

利用数字图像相关性分析方法发展了全场应变光学测量技术,并原位实时测量了准静态单轴压缩下铁电PZT95/5陶瓷试件的轴向应变和横向应变.基于轴向应变、横向应变随着轴向应力的变化关系,讨论了极化状态和极化方向对PZT95/5铁电陶瓷的畴... 利用数字图像相关性分析方法发展了全场应变光学测量技术,并原位实时测量了准静态单轴压缩下铁电PZT95/5陶瓷试件的轴向应变和横向应变.基于轴向应变、横向应变随着轴向应力的变化关系,讨论了极化状态和极化方向对PZT95/5铁电陶瓷的畴变与相变行为的影响.实验结果显示:单轴压缩下,未极化和Z轴极化PZT95/5铁电陶瓷都会发生畴变,而Y轴极化PZT95/5铁电陶瓷则不发生畴变;畴变促使Z轴极化PZT95/5铁电陶瓷的轴向应变和横向应变同时快速地增长,而对未极化PZT95/5铁电陶瓷的应变增长的影响非常微弱,这种差异性归因于电畴极轴不同的取向分布特征;通过应变分解分析,验证了畴变与相变过程是解耦的,并界定了畴变应变和相变应变的影响范围;与Z轴极化PZT95/5铁电陶瓷相比,未极化PZT95/5铁电陶瓷的相变开始临界应力和相变结束应力减小,而Y轴极化PZT95/5铁电陶瓷则明显增大,由此推论畴变对相变有一定促进作用.基于放电特性的实测结果,还讨论了极化方向对极化PZT95/5铁电陶瓷去极化机理的影响.实验结果显示:Z轴极化PZT95/5铁电陶瓷去极化机理是畴变和相变的共同作用,其中畴变占主导地位,而Y轴极化PZT95/5铁电陶瓷的去极化机理仅是相变. 展开更多

关键词 PZT95/5铁电陶瓷 畴变 相变 极化状态与方向

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多孔极化PZT95/5铁电陶瓷单轴压缩力学响应与放电特性 被引量：2

7

作者 蒋招绣 申海艇 +5 位作者 辛铭之 王永刚 聂恒昌 董显林 刘雨生 贺红亮 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期50-58,共9页

采用添加造孔剂的方法制备了四种不同孔隙率PZT95/5铁电陶瓷,对其进行电场极化,随后开展了准静态单轴压缩实验,讨论了畴变、相变以及孔隙率对极化PZT95/5铁电陶瓷的力学响应与放电特性的影响.研究结果表明:(1)多孔极化PZT95/5铁电陶瓷... 采用添加造孔剂的方法制备了四种不同孔隙率PZT95/5铁电陶瓷,对其进行电场极化,随后开展了准静态单轴压缩实验,讨论了畴变、相变以及孔隙率对极化PZT95/5铁电陶瓷的力学响应与放电特性的影响.研究结果表明:(1)多孔极化PZT95/5铁电陶瓷非线性力学响应行为主要归因于畴变和相变的共同作用,与内部孔洞变形和坍塌基本无关;(2)在准静态单轴压缩下极化PZT95/5铁电陶瓷的去极化机制是畴变和相变的共同作用;(3)孔隙率对极化PZT95/5铁电陶瓷的弹性模量、压缩强度有明显的影响,而对断裂应变的影响较小;(4)极化PZT95/5铁电陶瓷畴变和相变开始的临界应力都随着孔隙率的增大而线性衰减,但相变开始的临界体积应变却不依赖孔隙率;(5)极化PZT95/5铁电陶瓷电荷饱和释放量随着孔隙率呈线性减小,但孔隙率对电荷释放速率基本没有影响. 展开更多

关键词 极化PZT95/5铁电陶瓷 孔隙率 力学响应 放电

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致密PZT95／5铁电陶瓷低温相结构与电性能研究 被引量：1

8

作者 兰春锋 聂恒昌 +5 位作者 陈学锋 王军霞 王根水 董显林 刘雨生 贺红亮 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期502-506,共5页

采用固相法制备了致密PZT95/5铁电陶瓷,研究了低温下致密PZT95/5铁电陶瓷相结构和电性能的变化规律。变温X射线衍射(XRD)研究表明,低温(–60℃)下极化和未极化致密PZT95/5铁电陶瓷相结构保持不变。电性能研究表明随着温度从30℃下降至... 采用固相法制备了致密PZT95/5铁电陶瓷,研究了低温下致密PZT95/5铁电陶瓷相结构和电性能的变化规律。变温X射线衍射(XRD)研究表明,低温(–60℃)下极化和未极化致密PZT95/5铁电陶瓷相结构保持不变。电性能研究表明随着温度从30℃下降至–60℃,致密PZT95/5铁电陶瓷的相对介电常数从278显著下降至173,而电阻率和剩余极化强度基本保持不变。结合冲击波载荷下动态放电模拟分析,发现相对介电常数的降低将引起动态电场增大至常温下的1.5倍,这可能是导致致密PZT95/5铁电陶瓷低温下击穿概率显著增大的关键因素。 展开更多

关键词 PZT95 5铁电陶瓷 低温 相结构 电性能

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冲击位置对斜搭接接头冲击后拉伸性能的影响 被引量：1

9

作者 聂恒昌 徐吉峰 +3 位作者 关志东 黎增山 冀赵杰 谭日明 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2306-2320,共15页

低速冲击损伤对复合材料胶接结构的力学性能存在威胁。对在搭接区域3个不同位置承受低速冲击的斜搭接接头进行冲击后拉伸试验,并分别建立胶接接头冲击及冲击后拉伸有限元模型。试验结果表明:冲击位置在搭接区尖端背侧,造成的凹坑深度最... 低速冲击损伤对复合材料胶接结构的力学性能存在威胁。对在搭接区域3个不同位置承受低速冲击的斜搭接接头进行冲击后拉伸试验,并分别建立胶接接头冲击及冲击后拉伸有限元模型。试验结果表明:冲击位置在搭接区尖端背侧,造成的凹坑深度最大,冲击后拉伸强度最低;冲击位置在搭接区中部,凹坑深度最小,冲击后拉伸强度最大;冲击位置在搭接区尖端侧,凹坑深度及冲击后拉伸强度居中。有限元分析结果表明胶层损伤和复合材料纤维损伤的大范围扩展是导致结构失效的主要原因。 展开更多

关键词 复合材料结构 斜搭接接头 胶接连接 低速冲击 拉伸性能

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胶接挖补修理层合板冲击后压缩性能

10

作者 聂恒昌 曾小苗 黎增山 《中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术》 2021年第3期339-340,共2页

胶接挖补修理是飞机复合材料结构修理中最常用的方法之一。研究飞机胶接挖补修理复合材料结构的损伤容限性能是非常必要的。本文通过试验方法研究了未冲击以及在3个不同位置冲击后的胶接挖补修理层合板的压缩性能。研究结果表明,胶接修... 胶接挖补修理是飞机复合材料结构修理中最常用的方法之一。研究飞机胶接挖补修理复合材料结构的损伤容限性能是非常必要的。本文通过试验方法研究了未冲击以及在3个不同位置冲击后的胶接挖补修理层合板的压缩性能。研究结果表明,胶接修理层合板的压缩剩余强度约为未冲击试验件的50%~73%。冲击位置在补片边缘,凹坑深度最大,冲击后压缩强度最低;冲击位置在补片中间,凹坑深度也较大,冲击后压缩强度居中;冲击位置在补片斜坡区中间处,凹坑深度最小,冲击后压缩强度最大。由于不同冲击位置下冲击作用点与结构胶层的相对位置不同,对结构内部造成不同程度的损伤,在冲击后压缩过程中,损伤区域周围的应力分布及损伤扩展情况存在差异,引起结构的剩余强度不同。 展开更多

关键词 复合材料结构 胶接挖补修理 低速冲击 压缩性能 损伤容限

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大型飞机复合材料操纵面静力试验分析

11

作者 聂恒昌 曾小苗 刘崇任 《中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术》 2021年第3期343-344,共2页

现代大型飞机的操纵面通常采用先进复合材料制造。复合材料操纵面需具备一定刚度和强度,并满足颤振要求。为校核复合材料操纵面是否满足飞机使用要求,必须在全机装配状态下对操纵面进行加载测试。本文主要描述了某大型飞机复合材料升降... 现代大型飞机的操纵面通常采用先进复合材料制造。复合材料操纵面需具备一定刚度和强度,并满足颤振要求。为校核复合材料操纵面是否满足飞机使用要求,必须在全机装配状态下对操纵面进行加载测试。本文主要描述了某大型飞机复合材料升降舵静力试验过程,通过位移和应变的测量,校核升降舵的刚度和强度,对试验中出现的铰链力矩偏小问题进行了探讨分析。文章结论对于同类型操纵面静力试验设计和分析具有较强的指导意义。 展开更多

关键词 复合材料 操纵面 静力试验 铰链力矩 应变测量

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冲击波加载下孔隙率对Pb_(0.99)(Zr_(0.95)Ti_(0.05))_(0.98)Nb_(0.02)O_3铁电陶瓷去极化性能的影响 被引量：1

12

作者 冯宁博 谷岩 +5 位作者 刘雨生 聂恒昌 陈学锋 王根水 贺红亮 董显林 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期8897-8902,共6页

制备了四种不同孔隙率的Pb0.99(Zr0.95Ti0.05)0.98Nb0.02O3铁电陶瓷,并研究了冲击波作用下孔隙率对陶瓷去极化性能的影响.研究表明:短路负载条件下陶瓷的放电波形不随孔隙的加入而改变,均为方波.多孔陶瓷的放电脉冲幅度较低,脉冲宽度较... 制备了四种不同孔隙率的Pb0.99(Zr0.95Ti0.05)0.98Nb0.02O3铁电陶瓷,并研究了冲击波作用下孔隙率对陶瓷去极化性能的影响.研究表明:短路负载条件下陶瓷的放电波形不随孔隙的加入而改变,均为方波.多孔陶瓷的放电脉冲幅度较低,脉冲宽度较长.释放的电荷量随着孔隙率的增加而减小,与静态电滞回线测试结果一致.多孔陶瓷具有较低的冲击阻抗,改善了与封装介质的阻抗匹配.用Lysne模型拟合了材料在高电阻负载条件下的放电行为,并指出高电阻负载条件下材料的介电常数是静态介电常数的4—5倍,而且材料的介电常数随孔隙率的增加而减小.冲击波通过样品以后,电路的放电时间常数随着孔隙率的增大而增大.随着电阻的增大,样品负载电压增高,材料铁电-反铁电相变受到抑制,电流上升沿变缓,致密陶瓷出现了击穿现象. 展开更多

关键词 Pb0.99(Zr0.95Ti0.05)0.98Nb0.02O3铁电陶瓷 孔隙率 冲击波 去极化

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