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为了分析复合材料壳体封头在内压作用下的变形规律,本文针对椭球比为1.7的复合材料壳体前封头,采用ANSYS商业软件中的层合单元对其进行分析,数值模拟与水压试验结果基本一致。首先模拟了椭球比为2.0的复合材料壳体前封头,结果表明,前开口至赤道部位经线方向顺纤维应变表现为先后较小的规律,同时,前封头部位的位移发生在封头部位经线方向的中部;另外,对比分析了椭球比为1.7的封头比和椭球比为2的封头内压应变,前者应力变化更均匀,符合复合材料壳体的等应力封头设计要求。
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通过改变固化工艺制备了含孔隙的碳纤维复合材料试样,采用超声检测对试样进行了初步的孔隙检测与筛选,采用金相显微法对典型区域的孔隙率、孔隙分布和形貌特征进行统计。实验结果表明,固化压力不足和袋内真空不会引起复合材料内部孔隙的产生,且孔隙的分布存在必然性和随机性,孔隙形貌与孔隙率存在一定的联系。
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为了确定等效体积单元(RVE)模型中砖砌体材料的准则,选取3种组砌方式、2种灰缝厚度和10种压应力水,通过特别设计的夹具对144个砖砌体试件进行了压剪试验.综合考虑试验结果和数值模拟对面光滑性的要求,发现Drucker-Prager准则可用于描述砖砌体材料的压剪,其参数可由试验结果进行标定.将标定后的Drucker-Prager准则应用于RVE模型,对砖砌体试件抗压试验和砖砌体墙伪静力试验进行了数值模拟,模拟结果与试验结果相符.研究手段和成果可为砖砌体材料或结构的数值分析提供参考.
研究了水泥石和骨料的显微硬度以及骨料体积分数对混凝土耐钻磨性和抗压强度的影响,探索了影响混凝土耐钻磨性的主要参数,并基于两相复合材料理论建立了混凝土耐钻磨性的数学模型.结果表明:在各组分显微硬度和骨料体积分数分别变化时,混凝土耐钻磨性和抗压强度之间并不一直存在线性关系;各组分显微硬度及其体积分数是影响混凝土耐钻磨性的主要参数;根据混凝土耐钻磨性的数学模型得出的预测硬度与实测硬度偏差大都在20%以内,验证了所提模型的合理性.
导管桨可以有效提高推进效率,相比于金属导管,复合材料导管可以有效地减少导管螺旋桨重量,有利于导管桨的工程应用。采用纵、环肋的导管结构设计,克服了复合材料导管刚度较低的缺点。分别以干、湿模态为目标函数,利用ANSYS有限元软件APDL设计理论,对导管环肋分布位置进行了设计,给出了导管的结构形式,并比较了一阶干、湿模态和振型的异同。研究结果表明,复合材料导管一阶湿模态约为一阶干模态的25%,但振型特征相差不大;给出的结构设计方法对复合材料导管结构的工程设计具有一定的指导意义。