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本文采用ABAQUS有限元分析软件建立了碳纤维复合材料引擎盖模型,在弯曲、侧向弯曲和扭转三种工况下,将引擎盖弯曲刚度、侧向弯曲刚度、扭转刚度的计算结果与实验进行比较,验证了有限元模型的有效性。利用模型分析了铺层方式对引擎盖刚度的影响,发现[±45°]铺层能的刚度。将正交实验设计和有限元分析相结合,分析了复合材料单层板四个工程常数E1、E2、ν12和G12对引擎盖刚度的影响,发现面内剪切模量G12是影响引擎盖刚度的主要因素,泊松比ν12对引擎盖刚度没有显著规律。
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通过7组实验比较和分析研究,评价了编织结构参数(如编织角,纤维体积分数,轴向纱数与编织纱数之比,三维四向/五向,厚度)对复合材料拉伸性能的影响,且对复合材料的模式进行了研究。实验结果表明,三维编织复合材料具有良好的力学性能,编织角、复合材料尺寸、纤维体积含量、轴向纱数与编织纱数之比等对复合材料的性能有较大的影响;复合材料有两种模式,一种是裂纹沿纤维束扩展,另一种是纤维束拉断,后者为主要模式。这些结果为三维编织复合材料的设计提供了依据。
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介绍了基于曲面相交方法建立多边形柱体编织结构模型的方法。通过对编织过程中股线的运动分解和合成,抽象出了编织曲面和螺旋曲面,该两类曲面包含了编织过程中股线运动的全部信息。基于该事实提出了基于曲面相交法建立多边形柱体编织结构股线模型的方法,并以Solid Works2013为台详细介绍了该类编织结构建模过程。
简要介绍了碳纤维薄层预浸料及其制备的层合复合材料,主要阐述碳纤维薄层预浸料的制备方法和薄铺层复合材料的力学性能特点。对关于薄铺层复合材料与常规铺层复合材料的静态、韧性和疲劳等力学性能的研究进展进行了分析和总结,归纳了铺层厚度的减薄对层合复合材料力学性能的影响规律。后对薄铺层复合材料的研究趋势和应用前景进行了展望。
采用一种新型的带蒙皮FRP格栅,在其上浇筑混凝土制备桥面板。采用换算截面法推导了带蒙皮FRP格栅-混凝土组合板截面在使用阶段的截面有效抗弯刚度,并通过材料力学的方法推导了板件跨中挠度的计算公式。依据相关规范进行带蒙皮FRP格栅-混凝土组合桥面板的设计并给出设计实例及计算方法。验算结果表明,带蒙皮FRP格栅-混凝土桥面板应用于混凝土-复合材料组合桥梁结构较为可行。