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  • 【期刊】 Ti/CFRP/Ti夹层结构高速冲击数值模拟研究

    刊名:《装备制造技术》 作者:丁冰 ; 崔素春 ; 还大军 关键词:Ti/CFRP/Ti夹层结构 ; 高速冲击 ; 数值模拟 机构:上海飞机设计研究院 ; 上海飞机设计研究院 ; 南京航空航天大学 年份:2016
    摘要:以新型的Ti/CFRP/Ti(钛合金/碳纤维复合材料/钛合金)夹层结构材料为研究对象,基于Hashin准则和Johnson-Cook材料模型,采用有限元计算方法,建立了Ti/CFRP/Ti夹层结构的高速冲击损伤模型,讨论了冲击速度、芯层复合材料的铺层、前置钛板与后置钛板的厚度配置等因素对冲击响应的影响。结果表明:靶板吸能值随弹速增加而增大直至趋于稳定,结构的损伤与芯层复合材料铺层相关性较小,此外在面密度不变的前提下增加前置钛板的厚度降低后置钛板的厚度可以提高Ti/CFRP/Ti夹层结构吸能效果。
  • 【期刊】 Ti/CFRP/Ti夹层结构高速冲击数值模拟研究

    刊名:装备制造技术 作者:丁冰[1] ; 崔素春[1] ; 还大军[2] 关键词:Ti/CFRP/Ti夹层结构 高速冲击 数值模拟 机构:上海飞机设计研究院 ; 上海飞机设计研究院 年份:2016
    摘要:以新型的Ti/CFRP/Ti(钛合金/碳纤维复合材料/钛合金)夹层结构材料为研究对象,基于Hashin准则和Johnson-Cook材料模型,采用有限元计算方法,建立了Ti/CFRP/Ti夹层结构的高速冲击损伤模型,讨论了冲击速度、芯层复合材料的铺层、前置钛板与后置钛板的厚度配置等因素对冲击响应的影响。结果表明:靶板吸能值随弹速增加而增大直至趋于稳定,结构的损伤与芯层复合材料铺层相关性较小,此外在面密度不变的前提下增加前置钛板的厚度降低后置钛板的厚度可以提高Ti/CFRP/Ti夹层结构吸能效果。
  • 【论文】 CFRP/钛合金叠层材料螺旋铣孔变参数工艺优化研究

    作者:蒲景威 关键词:叠层材料;变参数;螺旋铣孔;多目标优化 机构:南昌航空大学 ; 南昌航空大学 年份:2018
    摘要:碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)与钛合金的刚度、强度匹配性好,且在电化学方面具有良好的相容性。在飞机制造中,CFRP零件经常和钛合金零件通过铆钉或螺栓连接装配在一起。为了保证连接孔的位置精度,通常将两种零件预先装夹在一起,然后一次性钻孔。由于CFRP和钛合金都属于难加工材料,致使其叠层构件的高质量一体化制孔成为飞机制造中面临的一大难题。螺旋铣孔作为一种新型的制孔方法,在CFRP材料的制孔上具有明显的优势。但是CFRP和钛合金具有截然不同的材料属性,难以采用同样的加工参数对其叠层构件进行制孔。为此,本文研究了CFRP/钛合金叠层材料变参数螺旋铣孔方法,并基于灰色关联及主成分分析的多目标优化方法对加工参数进行了优化,为提高制孔质量提供试验数据和技术支持。通过试验研究了CFRP/钛合金叠层材料螺旋铣孔轴向力和铣削温度变化特征。结果表明,当刀具从CFRP层切出,刚刚进入钛合金层时,轴向力急剧变大,当刀具全部切入钛合金层时轴向力又有所减小。切削温度在切入钛合金层时也急剧升高,并在整个切削过程中逐渐上升。采用方差分析法研究了转速和进给量等加工参数对孔径误差、表面粗糙度、CFRP材料分层等方面的影响。发现提高转速有利于降低孔壁表面粗糙度,但CFRP层的孔径收缩变大,出口处烧伤严重。为了提高制孔质量,有必要减小钛合金层的主轴转速,采用变参数的铣孔工艺。根据CFRP和钛合金的材料属性,在CFRP层铣孔时采用较大的主轴转速和进给速度,在钛合金层铣孔时采用较小的加工参数。试验结果表明,在加工参数递减变化时,减小变参数区域的长度和参数改变次数有利于提高制孔质量。但是,由于这种方法在切入钛合金层时进给速度较大,所以仍然会引起轴向力的急剧增大,且主轴转速较大从而产生较高的切削温度。因此,论文又研究了使加工参数先减小再增大的变参数螺旋铣孔工艺,发现在这种制孔工艺下,有利于减小叠层区域的轴向力和切削温度,从而提高制孔质量。采用灰色关联和主成份分析方法对CFRP/钛合金叠层构件变参数螺旋铣孔工艺进行优化,从而获得叠层区域加工参数的最优变化规律。从轴向力、切削温度、孔壁表面粗糙度、孔径误差、CFRP分层损伤等方面对加工结果进行了分析,发现采用加工参数先减小再增大的螺旋铣孔工艺可以获得较好的制孔质量。
  • 【期刊】 CFRP复合材料层合圆筒轴向压缩试验与数值模拟

    刊名:复合材料学报 作者:田春雷 ; 皮爱国 ; 黄风雷 关键词:CFRP ; 层合圆筒结构 ; ANSYS/LS-DYNA ; 轴向压缩 ; 数值模拟 机构:北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室 ; 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室 ; 军械工程学院弹药工程系 年份:2013
    摘要:制备了端部带有加强箍的三种不同高度的碳纤维增强复合材料(CFRP)厚壁圆筒和层合板试样;对圆筒试样进行了准静态轴向压缩性能实验和速度在7.67~12.01m.s-1范围内的轴向冲击压缩试验,分别研究了长径比、冲击速率、端部加强等因素对轴向抗压强度、失效模式的影响规律;对CFRP层合板试样进行了不同应变率下的面内压缩试验。运用ANSYS/LS-DYNA软件对落锤加载下复合材料圆筒的响应过程进行了数值模拟。结果表明:采用端部加强方式不仅可以避免CFRP圆筒出现端部"开花式"渐进破坏的失效模式,而且能有效提高轴向抗压强度;层合板和圆筒试样的抗压强度均具有明显的正应变率效应;数值模拟结果与实验数据具有较好的一致性。
  • 【期刊】 碳纤维复合材料(CFRP)粘贴层数对开孔钢板疲劳寿命影响的试验研究

    刊名:工程科学与技术 作者:李粒珲 ; 王志宇 ; 张宁 关键词:CFRP ; 开孔钢板 ; 疲劳寿命曲线 ; 疲劳变形曲线 机构:四川大学建筑与环境学院 ; 四川大学建筑与环境学院 年份:2017
    摘要:疲劳损伤是钢结构失效的重要原因,传统的修复加固钢结构的方法包括钢板焊接、铆接、螺栓连接等,这些加固方法容易产生应力集中现象。碳纤维复合材料(CFRP)具有比强度和比刚度高的特点,在加固钢结构方面效果良好。通过对3组粘贴有不同层数CFRP的开孔钢板进行疲劳试验,描述不同类型钢板的破坏形态,并绘制疲劳寿命曲线和变形曲线,比较3组钢板在疲劳寿命、裂纹扩展情况、断裂时碳纤维布与钢板之间的协同工作情况的差异和共性。研究结果表明:粘贴碳纤维能够提高钢板的屈服荷载,弥补钢板表面缺陷,减缓钢板疲劳裂纹的扩展速率,增加钢板的延性,从而有效地提高钢板的疲劳寿命;随着粘贴层数的增加,疲劳寿命提高效果明显,发现粘贴1层碳纤维布使其平均疲劳寿命提高4.7%,粘贴3层碳纤维布,其疲劳寿命提高77.80%;粘贴碳纤维布能够有效地缩小不同应力作用下钢板变形能力之间的差异,CFRP层数越多,这种差异就越小;同时,CFRP的粘贴层数越多,钢板破坏时的极限变形越大,粘贴3层碳纤维布的钢板极限变形在0.9 mm以上。
  • 【会议】 CFRP复合材料层合圆筒轴向压缩试验与数值模拟

    作者:皮爱国 ; 田春雷 ; 黄风雷 关键词:CFRP ; 层合圆筒结构 ; ANSYS/LS-DYNA ; 轴向压缩 ; 数值模拟 机构:北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室 ; 北京理工大学爆炸科学与技术国家重点实验室 ; 军械工程学院 年份:2014
    摘要:制备了端部带有加强箍的三种不同高度的碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)厚壁圆筒和层合板试样;对圆筒试样进行了准静态轴向压缩性能实验和速度在7.67~12.01 m/s范围内的轴向冲击压缩试验,分别研究了长径比、冲击速率、端部加强等因素对轴向抗压强度、失效模式的影响规律;对CFRP层合板试样进行了不同应变率下的面内压缩试验。运用ANSYS/LS-DYNA软件对落锤加载下复合材料圆筒的响应过程进行了数值模拟。结果表明:采用端部加强方式不仅可以避免CFRP圆筒出现端部"开花式"渐进破坏的失效模式,而且能有效提高轴向抗压强度;层合板和圆筒试样的抗压强度均具有明显的正应变率效应;数值模拟结果与实验数据具有较好的一致性。
  • 【期刊】 CFRP和混凝土叠合层加固预应力空心楼板的参数分析研究

    刊名:结构工程师 作者:胡克旭 ; 方李靖 ; 刘宜良 关键词:预应力混凝土空心板 ; 碳纤维布加固 ; 混凝土叠合层加固 ; 参数分析 机构:同济大学结构工程与防灾研究所 ; 同济大学结构工程与防灾研究所 年份:2015
    摘要:基于课题组前期对CFRP与混凝土叠合层加固预应力混凝土空心板的受力性能试验及计算方法的研究,针对影响加固预应力混凝土空心板受力性能的不同因素进行了一系列参数化分析。其中,叠合层厚度、混凝土强度、CFRP加固量及覆盖率等对加固构件的承载力以及延性均有不同程度的影响,也同时影响了CFRP的剥离或拉断破坏模式。在实际加固工程中,应结合极限承载力的需要和使用要求,合理设计叠合层混凝土的强度和厚度;采用CFRP加固时,应尽量增大底板上CFRP的覆盖率,以充分利用CFRP的抗拉性能,节省CFRP的用量。
  • 【期刊】 螺旋铣孔工艺参数对CFRP分层的影响研究

    刊名:机械科学与技术 作者:秦旭达 ; 王斌 ; 江跃东 ; 张心沛 关键词:螺旋铣工艺 ; 碳纤维复合材料 ; 分层 ; 全因素实验 ; 响应面法 机构:天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室 ; 天津大学机构理论与装备设计教育部重点实验室 年份:2015
    摘要:选取螺旋铣孔过程中切削速度、轴向进给以及偏心量为对分层产生主要影响的工艺参数。为得到建模所需数据,切削实验采用三因素三水平全因素实验设计,并使用螺旋铣孔工艺专用涂层刀具。基于实验数据,通过多元非线性回归-响应曲面法,建立分层缺陷和螺旋铣孔工艺参数之间的数学模型,并用MATLAB画出响应曲面图,最后通过曲面图直观地分析了三种参数对分层的影响,指出两个导致分层的主要因素。
  • 【期刊】 不同刃数铣刀螺旋铣孔CFRP/Ti叠层材料研究

    刊名:组合机床与自动化加工技术 作者:王奔 ; 马振博 ; 刘娜 ; 常康 ; 郑耀辉 关键词:CFRP/Ti叠层材料 ; 螺旋铣孔 ; 切削力 ; 刀具磨损 机构:沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室 ; 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室 ; 中国航发沈阳黎明航空发动机有限公司技术中心 年份:2018
    摘要:为研究不同刃数铣刀螺旋铣孔的情况,分别使用2刃铣刀与4刃铣刀对CFRP/Ti叠层材料进行一体化螺旋铣孔试验。在相同的切削参数条件下,对两种铣刀螺旋铣孔的切削力、刀具后刀面磨损长度、CFRP入口质量及Ti出口质量进行了测量。结果表明:随着叠层材料加工的进行,刀具正常磨损时,刃数越少的铣刀后刀面磨损越快;刀具剧烈磨损后,刃数越多的铣刀,后刀面磨损越迅速。刃数越多的铣刀所产生的轴向推力及径向力越大。在进出口加工质量上,2刃铣刀抑制了Ti出口的飞边现象,4刃铣刀对CFRP的入口毛刺起到抑制作用。
  • 【期刊】 加工参数对CFRP/Al叠层材料制孔质量的影响

    刊名:《机械制造与自动化》 作者:李春奇 ; 康晓峰 ; 杨浩骏 ; 陈燕 ; 傅玉灿 关键词:工艺参数 ; 碳纤维增强复合材料 ; ; 制孔质量 机构:沈阳飞机工业(集团)有限公司 ; 沈阳飞机工业(集团)有限公司 ; 南京航空航天大学江苏省精密与微细制造技术重点实验室 年份:2016
    摘要:通过对制孔轴向力、扭矩、表面质量以及孔径尺寸等制孔质量评价指标的测量,研究了加工参数(主轴转速、每齿进给量)对CFRP/Al叠层材料的制孔质量的影响规律。结果表明,提高转速与减少每转进给量可以降低CFRP的钻削轴向力与扭矩;减少每转进给量是提高CFRP孔壁质量的最有效的途径,但同时也会提高CFRP入口撕裂风险。使用高转速钻削时会降低Al板出口毛刺、避免CFRP材料缩孔现象;但是使用高转速钻削时同样会带来CFRP材料出口毛刺增加的问题。
  • 【期刊】 加工参数对CFRP/Al叠层材料制孔质量的影响

    刊名:机械制造与自动化 作者:李春奇[1] ; 康晓峰[1] ; 杨浩骏[2] ; 陈燕[2] ; 傅玉灿[2] 关键词:工艺参数 碳纤维增强复合材料 铝 制孔质量 机构:沈阳飞机工业(集团)有限公司 ; 沈阳飞机工业(集团)有限公司 年份:2016
    摘要:通过对制孔轴向力、扭矩、表面质量以及孔径尺寸等制孔质量评价指标的测量,研究了加工参数(主轴转速、每齿进给量)对CFRP/Al叠层材料的制孔质量的影响规律。结果表明,提高转速与减少每转进给量可以降低CFRP的钻削轴向力与扭矩;减少每转进给量是提高CFRP孔壁质量的最有效的途径,但同时也会提高CFRP入口撕裂风险。使用高转速钻削时会降低Al板出口毛刺、避免CFRP材料缩孔现象;但是使用高转速钻削时同样会带来CFRP材料出口毛刺增加的问题。
  • 【期刊】 粘贴不同层数CFRP加固梁受力性能有限元分析

    刊名:西南师范大学学报:自然科学版 作者:吴维彬 赵朝华 吴育後 关键词:CFRP 钢筋混凝土梁 层数 有限元模拟 承载力 变形性能 裂缝 机构:重庆交通大学土木建筑学院 ; 重庆交通大学土木建筑学院 年份:2014
    摘要:碳纤维增强聚合物(CFRP)加固技术日趋成熟,但加固钢筋混凝土梁所需CFRP层数却常以经验确定,导致CFRP粘贴层数偏多,趋于保守,造成浪费。以实测材料参数为依据,通过ANSYS有限元模型,计算粘贴不同层数CFRP后梁的受力性能,找到最佳粘贴层数,为工程实践提供参考。计算结果表明,粘贴CFRP的梁承载力及变形性能大幅提高,通过分析,提出两点主要影响因素及其可能导致的结果,并推测了试验裂缝的分布模式及发展状态。
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