某型无人机复合材料机翼结构尺寸优化设计 被引量：9

1

作者 沈浩杰 陈刚 夏杨 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2021年第12期82-88,共7页

本文对无人机复合材料后掠机翼结构进行尺寸优化设计。该机翼采用双闭室矩形梁式布局。采用商用分析软件,优化各分区T800碳纤维编织布预浸料45°与0°铺层的厚度与翼肋宽度。优化模型选取机翼结构的强度与刚度作为约束条件,结... 本文对无人机复合材料后掠机翼结构进行尺寸优化设计。该机翼采用双闭室矩形梁式布局。采用商用分析软件,优化各分区T800碳纤维编织布预浸料45°与0°铺层的厚度与翼肋宽度。优化模型选取机翼结构的强度与刚度作为约束条件,结构重量最小作为优化目标。选用蔡-吴准则作为复合材料失效判定准则。优化结果符合机翼主要零件的传力特点,满足复合材料机翼的设计要求。 展开更多

关键词 无人机 复合材料机翼 尺寸优化设计 蔡-吴准则

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复合材料管接头与钢管间摩擦力及其对管接头强度的影响——数值分析 被引量：6

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作者 鞠苏 肖加余 +1 位作者 江大志 曾竟成 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期167-172,共6页

通过定义接触单元,建立了复合材料套管接头与钢管连接的有限元分析模型。分析了在钢管端部受到弯曲、压缩和扭转载荷条件下,复合材料管接头的应力状态,并采用Tsai-Wu强度准则对复合材料管接头进行了强度分析。重点研究了随着摩擦系数的... 通过定义接触单元,建立了复合材料套管接头与钢管连接的有限元分析模型。分析了在钢管端部受到弯曲、压缩和扭转载荷条件下,复合材料管接头的应力状态,并采用Tsai-Wu强度准则对复合材料管接头进行了强度分析。重点研究了随着摩擦系数的变化复合材料管接头与钢管间摩擦力的变化规律及其对复合材料接头强度的影响。结果表明,随着摩擦系数的增大,复合材料管接头与钢管间最大正应力减小,最大摩擦力增大;在以弯曲载荷为主的组合载荷作用下,复合材料管接头的安全裕度增大。 展开更多

关键词 复合材料 管接头 摩擦系数 tsai—wu准则 有限元分析

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碳纤维复合材料车体结构强度仿真分析与结构优化 被引量：4

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作者 谢素明 张高威 程亚军 《大连交通大学学报》 CAS 2021年第4期23-27,共5页

利用子模型和结构优化技术相结合的方法,对碳纤维复合材料司机室的地铁车体结构进行强度研究.基于复合材料力学特点,建立地铁车车体有限元模型;在EN12663-2010标准中静态载荷作用下,对其车体结构进行静强度有限元分析,运用Tsai-Wu失效... 利用子模型和结构优化技术相结合的方法,对碳纤维复合材料司机室的地铁车体结构进行强度研究.基于复合材料力学特点,建立地铁车车体有限元模型;在EN12663-2010标准中静态载荷作用下,对其车体结构进行静强度有限元分析,运用Tsai-Wu失效准则对碳纤维复合材料司机室进行评价,找出其薄弱部位出现在司机室骨架上,并提出改进方案;最后,以铺层厚度和角度为设计变量,以Tsai-Wu失效因子小于0.9为约束,以CFRP质量最小为目标,对司机室骨架进行结构优化,优化后Tsai-Wu失效因子为0.897,骨架减重33%. 展开更多

关键词 碳纤维复合材料车体 tsai-wu失效准则 静强度 结构优化

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特高压线路碳纤维复合绝缘子卡具设计与分析 被引量：4

4

作者 颜城 黄雄峰 +2 位作者 姜岚 孔韬 王杰 《电力科学与工程》 2019年第9期64-69,共6页

针对目前1 000 kV特高压输电线路闭式绝缘子卡具尺寸较大、重量较重、高空作业困难的特点,以1 000 kV输电线路更换550 kN瓷质绝缘子所用的闭式卡NGK550为研究对象,采用碳纤维复合材料设计新型碳纤维复合绝缘子卡具。利用有限元方法,基于... 针对目前1 000 kV特高压输电线路闭式绝缘子卡具尺寸较大、重量较重、高空作业困难的特点,以1 000 kV输电线路更换550 kN瓷质绝缘子所用的闭式卡NGK550为研究对象,采用碳纤维复合材料设计新型碳纤维复合绝缘子卡具。利用有限元方法,基于Tsai-Wu失效准则,对碳纤维复合绝缘子卡具进行力学性能分析。结果表明碳纤维复合绝缘子卡具在静态试验荷载225 kN作用下未发生破坏,满足设计要求。通过力学试验进一步验证了有限元分析结果的正确性和结构设计的可行性。在满足强度要求的同时,碳纤维复合绝缘子卡具重量比闭式卡NGK550轻了59.62%,大大减轻了闭式绝缘子的重量。 展开更多

关键词 碳纤维复合材料 闭式绝缘子卡具 tsai-wu失效准则 有限元方法

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铺层对直升机整流罩失效的影响研究

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作者 徐永亮 《中国科技纵横》 2024年第8期88-90,共3页

直升机整流罩具有维形整流、包覆天线等作用。在结构设计时,针对实际使用工况,对结构失效模式进行预测,以指导结构设计,提高产品安全性。考虑层合壳的整流罩模型,各层之间纤维铺设角度不同,采用Tsai-Wu失效准则对各层的失效情况进行预... 直升机整流罩具有维形整流、包覆天线等作用。在结构设计时,针对实际使用工况,对结构失效模式进行预测,以指导结构设计,提高产品安全性。考虑层合壳的整流罩模型,各层之间纤维铺设角度不同,采用Tsai-Wu失效准则对各层的失效情况进行预测。研究结果表明,铺层角度垂直于载荷方向的纤维层最容易失效。 展开更多

关键词 直升机 整流罩 tsai-wu失效准则

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弯曲载荷作用下复合材料T型接头的失效分析 被引量：4

6

作者 吴海 肖加余 +3 位作者 邢素丽 文思维 杨孚标 杨金水 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期56-62,共7页

运用蔡-吴逐步失效判据和黏聚接触模型建立弯曲加载下的T型接头的有限元模型。对复合材料T型接头在弯曲加载下的损伤机理和承载能力进行数值模拟。结合静态弯曲加载实验,揭示T型接头在弯曲破坏过程中的四种失效模式。T型接头的弯曲失效... 运用蔡-吴逐步失效判据和黏聚接触模型建立弯曲加载下的T型接头的有限元模型。对复合材料T型接头在弯曲加载下的损伤机理和承载能力进行数值模拟。结合静态弯曲加载实验,揭示T型接头在弯曲破坏过程中的四种失效模式。T型接头的弯曲失效载荷的有限元模型计算结果与实测值吻合较好。 展开更多

关键词 T型接头 蔡-吴逐步失效判据 黏聚接触模型 失效模式 弯曲失效

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CFRP防撞梁低速碰撞渐进损伤及优化 被引量：2

7

作者 黄德明 朱孙科 +2 位作者 王秋林 孙永刚 郑佳秋 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期2997-3008,共12页

为预测和控制低速碰撞中碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)防撞梁损伤程度,建立了含CFRP防撞梁的有限元显式动力学碰撞模型,防撞梁层内采用实体复合材料模拟其力学特性,采用Cohesive单元模拟CFRP层间相互作用。发展了基于Tsai-Wu张量理论的V... 为预测和控制低速碰撞中碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)防撞梁损伤程度,建立了含CFRP防撞梁的有限元显式动力学碰撞模型,防撞梁层内采用实体复合材料模拟其力学特性,采用Cohesive单元模拟CFRP层间相互作用。发展了基于Tsai-Wu张量理论的VUSDFLD子程序用于判定碰撞过程中复合材料单元6个方向损伤,失效单元按照突降退化模型进行刚度折减,利用Johnson-Cook本构模型模拟铝合金强化层碰撞损伤,其失效单元采用线性连续退化模型进行刚度折减。通过[±45°/45°/0°/0°/90°/−45°/0°/0°/90°]_(s)和[±45°/45°/0°/0°/0°/−45°/90°/−45°/0°/0°/90°]_(s)两种CFRP防撞梁铺层结构碰撞结果与含铝合金强化层CFRP防撞梁碰撞结果对比可知,在层内单元数相同的情况下,CFRP防撞梁增设4层复合材料铺层后,失效单元数量降低明显;碰撞过程中含铝合金强化层的多材料混合防撞梁结构在质量基本不变的情况下,失效单元数显著降低。结果表明,所开发的VUSDFLD子程序能够用于复合材料防撞梁的显式动力学碰撞损伤模拟,基于碰撞损伤的计算结果为CFRP防撞梁的结构设计提供参考。 展开更多

关键词 CFRP 显式动力学 tsai-wu失效准则 铝合金材料 碰撞损伤

原文传递

通用飞机复合材料翼尖结构强度分析 被引量：2

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作者 陈辉 胡卿 +1 位作者 刘金朋 梁文峰 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期729-737,共9页

目的针对一种通用飞机机翼翼尖结构进行有限元建模,对结构存在大开口的下蒙皮维修口盖处的强度进行分析,并对结构参数进行优化.方法基于机翼翼尖结构模型通过PATRAN进行有限元模型建立、网格划分以及加载边界条件,并使用NASTRAN对模型... 目的针对一种通用飞机机翼翼尖结构进行有限元建模,对结构存在大开口的下蒙皮维修口盖处的强度进行分析,并对结构参数进行优化.方法基于机翼翼尖结构模型通过PATRAN进行有限元模型建立、网格划分以及加载边界条件,并使用NASTRAN对模型进行分析计算,得出的数据再配以公式主要针对下蒙皮结构的Tsai-Wu失效准则进行分析,得出结果并对结构参数进行优化.结果结果表明:计算结果下蒙皮口盖存在局部应力值过高,其Tsai-Wu的最大失效指数为1.87;利用经典层合板理论进行优化后翼尖下蒙皮临界失效指数为0.821,应力水平明显降低满足设计要求.结论通过翼尖结构数模使用PATRAN建立机翼翼尖的有限元模型,并通过有限元分析得出的结果对结构设计进行优化,为结构设计优化提供了数据支撑,同时减少了相关的结构试验. 展开更多

关键词 复合材料 通用飞机 翼尖 tsai-wu失效准则 有限元模型

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开孔补强对受剪复合材料工字型梁腹板稳定性的影响研究 被引量：2

9

作者 张健 刘伟 高维成 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2018年第10期1241-1248,共8页

文章通过试验与数值仿真计算研究了开口与补强对复合材料工字型梁腹板稳定性的影响。含长圆形开口复合材料工字型梁腹板一端被固定在试验架上,另一自由端被施加竖向剪切载荷。运用有限元软件Nastran对两种不同类型的复合材料工字型梁腹... 文章通过试验与数值仿真计算研究了开口与补强对复合材料工字型梁腹板稳定性的影响。含长圆形开口复合材料工字型梁腹板一端被固定在试验架上,另一自由端被施加竖向剪切载荷。运用有限元软件Nastran对两种不同类型的复合材料工字型梁腹板(带长圆形开口和带开口补强)进行仿真分析,利用线性屈曲计算得到屈曲荷载,通过非线性静力分析研究其后屈曲过程,并通过实验验证了数值模型和仿真计算结果。在非线性分析中对工字型梁载荷—挠度的响应进行了分析,并用"蔡吴失效准则"预测了工字型梁的首层破坏载荷。研究结果表明:工字型梁腹板的长圆形开口周边应力/应变集中现象显著,应变值为非开口区域的三倍以上;插层补强能有效地降低口边应力/应变集中程度,同时使其结构稳定性承载力提高88%,极限破坏载荷提高了46.3%。本研究可为指导含孔梁腹板结构优化设计及其在实际工程上的选型应用提供试前分析依据和参考思路。 展开更多

关键词 复合材料工字型梁 开口补强 屈曲 蔡吴失效准则 破坏模式

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基于Tsai-Wu失效准则的复合材料气瓶爆破压力预测与试验验证 被引量：1

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作者 邓淞文 盛鹰 +1 位作者 贾彬 王汝恒 《西南科技大学学报》 CAS 2022年第3期21-28,59,共9页

针对车载CNG复合材料气瓶,根据网格理论设计了碳纤维在气瓶的封头段与筒身段的缠绕角度与厚度,并利用ANSYS APDL语言实现了碳纤维在封头段的变角度与变厚度缠绕,建立了复合材料气瓶三维有限元分析模型,利用该有限元模型进行了各种内压... 针对车载CNG复合材料气瓶,根据网格理论设计了碳纤维在气瓶的封头段与筒身段的缠绕角度与厚度,并利用ANSYS APDL语言实现了碳纤维在封头段的变角度与变厚度缠绕,建立了复合材料气瓶三维有限元分析模型,利用该有限元模型进行了各种内压工况下的强度分析,并基于Tsai-Wu失效准则,得出复合材料层的破坏因子,预测了该气瓶的爆破压力与爆破位置并通过爆破试验验证了有限元计算的正确性。结果表明,该复合材料气瓶爆破内压为67 MPa,爆破位置在筒身段与封头段的过渡处,并沿筒身段扩展。 展开更多

关键词 复合材料气瓶 tsai-wu失效准则 爆破压力 网格理论 数值模拟

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复合材料定向管动态特征与轻量化分析

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作者 章桥新 刘俊松 +2 位作者 丁建 黄涛 余金桂 《武汉理工大学学报（信息与管理工程版）》 CAS 2015年第2期170-173,共4页

从复合材料定向管的动态特征研究出发,以铺层厚度h和铺层角θ为优化设计变量,基于TsaiWu失效准则,在满足强度要求的条件下,以质量最轻为优化目标,运用多岛遗传算法与序列二次规划法相结合的优化策略,基于i SIGHT优化平台建立了定向管的... 从复合材料定向管的动态特征研究出发,以铺层厚度h和铺层角θ为优化设计变量,基于TsaiWu失效准则,在满足强度要求的条件下,以质量最轻为优化目标,运用多岛遗传算法与序列二次规划法相结合的优化策略,基于i SIGHT优化平台建立了定向管的动力学优化求解框架,获得了具有优异综合性能的复合材料定向管的设计方案。结果表明,优化后的复合材料定向管质量减轻了24%。 展开更多

关键词 复合材料定向管 动态特征 tsai-wu失效准则 动力学优化

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某碳纤维机载电子机架设计及仿真分析 被引量：3

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作者 张翼 王恒海 黄春江 《电子机械工程》 2020年第1期6-9,共4页

树脂基碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)作为一种高性能复合材料,与金属材料相比,具有比强度和比模量高、减振性能好等特点,在机载电子设备中的应用越来越广泛。文中针对机载环境条件特点,设计了一种碳纤维复合材... 树脂基碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)作为一种高性能复合材料,与金属材料相比,具有比强度和比模量高、减振性能好等特点,在机载电子设备中的应用越来越广泛。文中针对机载环境条件特点,设计了一种碳纤维复合材料电子机架,提出了一种碳纤维铺层设计方法,采用ANSYS软件进行了力学仿真分析,并利用ANSYS Composite PrepPost(ACP)工具基于蔡-吴失效准则计算了铺层失效系数,较好地验证了该设计方法。该设计方法对同类电子机架结构设计具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 碳纤维复合材料 电子机架 铺层设计 有限元分析法 蔡-吴失效准则

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