短纤维增强复合材料力学性能仿真主要研究材料的各向异性和纤维分布,但是对其粘弹性、动态应变率和断裂失效研究较少。基于Hill 1948屈服准则和韧性断裂失效准则,开发了表征短纤维增强复合材料力学性能的材料仿真卡片。采用Ls-dyna显示模块开展了不同纤维方向和应变率单轴拉伸试验以及三点弯曲试验的仿真,结果与试验具有很高的吻合度,开发的材料卡片很好的表征了材料的力学性能。该研究为短纤维增强材料的碰撞仿真提供了可借鉴的模拟方法。

研究了复合材料刚度退化准则对破坏载荷分析结果的影响。分析采用渐进损伤方法,以Hashin准则为材料失效判据,分别采用基于断裂能的指数退化方法、基于失效因子的反比例退化准则以及瞬间退化准则等刚度退化准则,通过用户材料子程序在ABAQUS中实现。利用文献中碳纤维复合材料开孔拉伸试验数据,对3种退化准则的预测效果进行了对比,结果表明基于失效因子的反比例退化准则能很好地预测试验件损伤演化过程以及最终破坏载荷;基于断裂能的指数退化方法也能得到较好的结果;瞬间退化准则低估了材料损伤后的承载能力,得到的分析结果过于保守。

胶接技术借助胶粘剂将结构连接成一个不可拆卸的整体,已被广泛应用于树脂基复合材料的连接,针对在静态拉伸载荷作用下的复合材料件单搭接胶接结构进行可靠性分析。首先对复合材料层合板和胶粘剂分别进行应力分析,通过Tsai-Hill失效准则确定单层板状态得到层合板各单元抗力,并根据胶粘层的应力分布规律得到胶层单元抗力。然后对整体结构进行失效分析,把胶接结构视为各单元因载荷相关的串联系统,通过各单元抗力的最小值与载荷的差是否大于零判定系统是否可靠。最后利用Monte-Carlo法计算得到胶接结构系统可靠度。该方法为复合材料胶接结构的广泛应用奠定了理论基础。

基于结构系统可靠性失效模式的概念,探讨立体停车库钢结构系统简化模拟方法,提出结构系统失效准则的合理性原则,即工程结构系统失效不能笼统地定义为结构系统蜕变为机构,而应定义为结构系统中某些关键元件失效后,整个结构系统失去继续承载能力或完成规定功能的能力.本原则不仅适用于立体停车库钢结构系统,而且对于其它结构系统也具有理论与实际指导意义.

利用大变形、接触的非线性有限元理论建立了某固体火箭发动机密封结构的二维轴对称模型,用有限元软件计算出该结构在工作状态下的变形和应力。通过计算可知,在橡胶“O”形密封圈与上下法兰接触的位置产生最大的接触压应力,在密封槽槽口转角位置产生最大的剪切应力。对密封性能的各结构参数进行了分析,讨论了上下法兰张开间隙、初始压缩率、密封槽槽口及槽底倒角半径、密封槽宽、密封圈材料等典型参数的影响:上下法兰张开间隙、密封圈的初始压缩率对最大接触压应力的影响较大,而密封槽槽口和槽底处倒角半径对剪切应力影响明显。三维壳体结构的有限元分析结果表明,上下法兰在内压作用下产生不均匀的张开间隙,体现了三维结构的特点。不均匀的张开间隙与二维轴对称结果对比可知,以最小间隙作为设计间隙,二维轴对称分析模型可取...

利用考虑就地效应的Hashin失效准则和刚度非线性退化方法,并且引入Cohesive界面单元,采用ABAQUS有限元分析软件的子程序UMAT编写面内和层间渐进损伤模型,建立实体单元和Cohesive界面单元结合的实体模型,对纤维增强复合材料传动轴的扭转屈曲和后屈曲性能进行研究。利用模型对该项目试验结果进行验证,对某文献中的碳纤维复合材料轴进行有限元分析,并与试验数据进行比对,验证有限元模型的可靠性。结果表明:所建立的渐进损伤模型对拉伸载荷作用下的层合板失效强度的计算精度较高;压缩载荷作用下,利用该模型进行屈曲和后屈曲分析时的计算结果和试验结果吻合度较高;利用所提出的渐进损伤模型对碳纤维复合材料传动轴进行扭转屈曲和后屈曲失效分析,所得结果与试验结果吻合度较好。

汽车音响系统故障或损坏,部分是受到来自生产、运输和使用过程中产生的振动过载引起的。为准确评估车载音响系统抗振可靠性,首先建立基于设计准则的失效功能函数可靠性分析模型,并从理论上推导了利用设计准则建立失效功能函数的可行性及有效性;接着建立音响系统特征频率分析有限元模型,采用蒙特卡洛方法,对音响系统的抗振可靠性评估过程进行仿真。仿真结果显示,设计余度为30%时的音响系统一阶抗振可靠度为96.78%,满足音响系统一阶抗振可靠性要求。

测井仪耐压圆筒在外压作用下处于三向应力状态，按不同的失效准则和强度条件有不同的设计公式。文中运用最大剪应力理论和形状改变比能理论，推导出了测井仪器耐压圆筒在弹性极限范围内的最小壁厚和强度校核公式，并分析比较在不同强度理论下的结果，为快速计算耐压圆筒壁厚及强度校核提供了可靠的理论依据。