飞机复材紧固件连接载荷分配分析是结构连接强度校核的基础。提出了复材紧固件连接协调/平衡理论计算方法和梁元、弹簧元及紧固件单元等有限元计算方法,并以双剪连接结构为例对钉载计算结果和试验结果进行了对比分析。结果显示,协调/平衡理论计算方法以及板/梁有限元方法计算得到的钉载结果与试验结果相比误差在6%以内,采用建模较方便的CFAST紧固件单元计算的钉载结果误差在10%以内,表明这些分析方法可广泛应用于复材连接分析。

为了降低固化过程中复合材料结构内部温度场和固化度场的非均匀性,提出一种基于径向基(RBF)神经网络的固化均匀性优化方法。通过拉丁超立方试验设计方法选取设计变量(升温速度、保温温度及保温时间)的样本点,采用固化反应的参数化有限元分析模型对样本点进行计算以获取响应(温度梯度、固化度梯度及总的固化时间),以此建立固化反应的RBF神经网络,最后利用主要目标法和多岛遗传算法优化该网络以求得最优解。AS4/3501-6复合材料算例的优化结果表明对比原设计,优化后温度梯度和固化度梯度的最大值分别降低了71.34%和51.47%,总的固化时间仅增加4.71%,优化效果显著。

目前在航空结构上存在着大量的连接结构,连接部位强度被削弱,成为整体结构的薄弱环节。采用有限元软件建立了几种常见的连接接头模型进行对比分析,并与试验结果进行比较,可知接头失效机理基本一致,接头强度误差在10%以内。在已有的细观力学分析基础上,对新型复合材料-金属Comeld连接进行了有限元模拟分析,接头的失效机理及失效模式与试验结果基本一致,接头强度误差在20%以内。分析结果表明,与传统连接方式相比,Comeld连接具有较大的承载效率。

应用解析法和有限元法求解了构件受拉压、弯曲、扭转三种基本变形的应力和强度比,并进行了结果的比较分析;采用ANSYS的APDL语言,建立了2MW水平轴风力机复合材料叶片的有限元模型,分析了叶片的模态和静力特性。结果表明应用有限元分析的几何建模,铺层定义,约束以及载荷定义均正确,固有频率、应力和位移的数值结果具有可靠性;当重力作用时,最大位移发生在叶尖处,最大应力位于翼型与叶根的连接处;受风载时,研究了具有竖直向上,向下,水平方向的叶片,最大位移和应力值不同但前者均发生在叶片的尖端,后者均位于叶片中部。

针对有两族帘线的橡胶—帘线增强复合材料,基于Spencer的连续介质力学不变量理论,提出了一种非线性超弹性本构模型。通过引入两个帘线排列方向的结构张量把单位体积的自由应变能分解为便于参数识别的体积变形、等容变形和各向异性变形三部分。分别用纯橡胶单轴拉伸实验,沿帘线方向单轴拉伸实验数据拟合得到等容变形和各向异性变形的材料参数。通过COMSOL弱形式偏微分方程,对橡胶-帘线增强复合材料在有限变形下的单轴拉伸进行数值模拟。预测了帘线在不同排列方向条件下的力学性能,为轮胎的力学分析打下了坚实的基础。

介绍了一种自适应调整微开模位置的碳纤维复合材料液压机,该液压机是天锻压力机有限公司根据用户的工艺要求而专门设计、制造的,主要适用于HP-RTM、HP-CRTM电池盒盖的复合材料模压工艺,也可适用于SMC、BMC等热固性复合材料的模压工艺,广泛使用于卡车高顶等零部件、建筑材料和卫浴洁具等行业中。

将碳纳米管（CNT）均匀分散在环氧树脂（EP）基体中,在一定温度下固化后可制得CNT/EP导电复合材料,其导电率随CNT含量的升高而升高。通过实验研究CNT/EP复合材料拉伸应变与其电阻之间的关系,将CNT/EP复合材料制成片状贴附于有机玻璃板材拉伸试样上,采用CMT-05型万能拉伸试验机对其进行拉伸试验,同时使用LCR测试样品的实时电阻。实验显示,复合材料薄片的电阻随应变的增加而增大,但增大的幅度与CNT含量有关,因此,可以利用CNT/EP复合材料薄片的这种力-电特性制造应变传感器。研究表明,试制的CNT含量为0.2%的复合材料应变传感器灵敏度最好,可比传统箔式应变传感器的灵敏度高5倍以上。

基于复合材料力学Tsai-Hill屈服准则推导平面应力条件下复合型裂纹尖端的塑性区。应用热耗散能量理论和ANSYS的热力耦合方法计算塑性区0°与45°开裂角玻璃纤维复合材料的热传导温度场。结果表明：0°与45°开裂角的裂纹温度变化趋势一致;0°开裂角裂纹数值与解析计算结果对比误差在5%内,可以对各向异性复合材料预制微裂纹进行温度场模拟分析计算;45°开裂角裂纹对玻璃纤维复合材料的温度场影响大,得出开裂角越大对复合材料的温度场影响越大。

碳纤维增强复合材料具有比强度高、比模量高、耐腐蚀性好等诸多优异性能,在汽车结构中得到了广泛的应用。利用Altair OptiStruct软件建立了电池壳体有限元模型,对汽车蓄电池壳体结构进行了优化设计。整个汽车蓄电池壳体优化过程包括三个阶段：概念设计阶段、系统设计阶段、详细设计阶段。首先,在概念设计阶段利用自由尺寸优化模块确定了铺层块的形状;然后,在系统设计阶段利用尺寸优化模块完成了铺层厚度的优化;最后,在详细设计阶段利用铺层顺序优化模块完成了铺层顺序的优化。优化结果表明,通过优化设计能减轻电池壳体的重量,减重比高达66%,优化效果明显。

采用不同质量分数的NaOH处理的竹纤维填充聚甲醛（POM），通过双螺杆挤出机造粒然后注塑制备一系列POM复合材料试样，并考察其摩擦磨损性能。结果表明：质量分数10%NaOH碱液对竹纤维除杂效果最佳，处理后竹纤维极性降低，纤维润湿性提高，从而改善了与POM的相容性；随着NaOH质量分数的增加，竹纤维填充复合材料的摩擦因数稳定提高，磨损率总体降低，其中质量分数12.5%NaOH处理的竹纤维填充POM复合材料的干滑动摩擦因数为0.15，磨损率相比纯POM下降44.6%。通过对不同摩擦副磨损表面的SEM分析，探讨其磨损机制。结果表明：纯POM表面留下了很深的磨损沟槽，表面破损严重，而竹纤维改性后的复合材料表面没有出现明显的沟槽和划痕，而是产生了微弱的剥离裂纹和零散的颗粒，表现为疲劳磨损。