船用复合材料接头全场应力测量方法研究

对应用锁相红外热成像技术测量复合材料结构应力的可行性进行了研究。基于正交各向异性复合材料的热弹性理论(TSA),提出了一种有效和简洁的试验标定方法。通过标定试验获取了玻璃钢材料合理的加载频率f以及热弹性耦合常数CK。对两种典型的船用玻璃钢复合材料连接接头内的应力分布进行了测量,通过与数值计算结果比较,表明锁相红外热成像技术是一种快速、高效、可靠的结构全场应力测量手段。     

锁相红外热成像技术应用于复合材料连接接头全场应力测量研究（英文）

为了克服传统电测法测量结构应力的种种不足,文章对应用锁相红外热成像技术进行复合材料结构应力测量的可行性进行了研究。在研究中,首先结合正交各向异性复合材料的热弹性理论(TSA),提出了一种有效而又简洁的试验标定方法,并通过标定试验获取了文中所用玻璃钢材料所需的合理的加载频率f以及标定参数K,然后对两种典型的船用玻璃钢复合材料连接接头内的应力分布进行了测量,通过与数值计算结果的对比,验证了锁相红外热成像技术是一种快速、高效和可靠的结构全场应力测量手段。     

小型玻璃钢开敞艇结构强度分析

基于大型通用有限元软件Patran/Nastran,采用层合板复合材料处理玻璃钢复合材料和复合材料夹心结构,计算分析520开敞玻璃钢游艇在满载状态下最大航速航行时艇体结构受力情况。对比两种不同约束状况下的应力和变形,并与航行试验时观察到的变形结果相比较,证明该计算结果的可靠性。     

抛落式玻璃钢救生艇入水分析

本文基于非线性显式动力分析软件LS-DYNA,采用任意拉格朗日-欧拉算法(固体结构采用拉格朗日描述,水域采用欧拉描述),对玻璃钢救生艇入水的过程进行数值仿真。通过数值仿真,分析抛落式玻璃钢救生艇入水过程船体应力分布情况,利用复合材料破坏准则Tsai-Wu定律判断入水冲击过程是否会对船体造成破坏,根据FEA数值分析结果指导抛落式玻璃钢救生艇设计,避免在实艇试验时船体破坏造成不必要的经济损失。     

综合集成桅杆螺栓连接方式研究

应用ANSYS软件对综合集成桅杆中复合材料和钢材连接部位进行应力分析,采用接触单元模拟螺栓的接触问题。根据6种工况的结果对比分析得出,非等距螺栓布置对降低玻璃钢孔和螺栓的应力水平效果显著,由此得出最优化设计——螺栓间距成比例布置,最优比例为1∶1.2。采用S-N曲线对玻璃钢孔和螺栓疲劳寿命进行了研究。结果表明：成比例间距螺栓布置方式对延长疲劳寿命有益处。     

复合材料无损检测技术

由中国船舶工业总公司船舶工艺研究所和哈尔滨工业大学共同研究的复合材料无损检测技术,已经通过评审。以船上广泛应用的复合材料——缠绕型玻璃钢制品为对象,进行了超声波、激光全息、热扫描红外三种无损检测新技术的研究。这三种检测方法都具有非接触、重复性好等特点,可以用于玻璃钢产品的质量检测。超声波无损     

FPSO典型焊接节点残余应力试验研究

高强度钢材料对焊接残余应力非常敏感,严重影响FPSO的安全可靠性,因此有必要对FPSO典型焊接节点的残余应力进行分析研究.文中选取能代表FPSO典型焊接结构形式的一种焊接节点进行试验研究,采用X射线无损检测法,对典型焊接节点的残余应力进行试验测量.根据试验测量结果,分析了FPSO典型焊接节点的残余应力分布规律.     

盲孔法测量921A钢焊接残余应力的应变释放系数研究

根据盲孔法测量残余应力的基本原理和孔边塑性变形修正方法，分别对盲孔法测量921A钢焊接残余应力时的应变释放系数A、B进行实验标定，通过试验得出了921A钢盲孔孔边塑性变形对测量精度的影响和盲孔法测量921A钢焊接残余应力的塑性修正公式；并对实验标定应变释放系数与通孔应变释放系数理论解进行比较，表明试验结果与通孔应变释放系数理论值有较好的一致性，测量结果经塑性修正，最大误差减小到2．5％以下，试验结果可以直接在盲孔法测量921A钢焊接残余应力工程实际中应用。     

玻璃钢双体游艇结构可靠度设计

可靠度设计可以较为真实地反映结构安全状态,现已成为结构设计的重点方法之一。本文以一艘玻璃钢双体游艇为例,通过频域水动力分析确定其最危险航行工况,进而对研究对象进行结构应力分析与可靠度计算。在满足可靠度安全要求的基础上,通过改变艇体铺层厚度对双体游艇进行轻量化设计。设计结果显示轻量化效果达到29.1%,优化设计结果良好。该种基于可靠度的设计方法对复合材料船艇结构设计具有一定的参考价值。     

轻质夹层结构复合材料的制备及性能

为减轻以往夹层结构复合材料的密度,采用高强玻璃钢材料作为表层、多种空心玻璃微珠填充聚氨酯改性环氧树脂合成的轻质吸声材料作为芯材,制备了一种新型的轻质夹层结构复合材料,对夹层复合材料的制备工艺进行设计,并研究其水声性能和力学性能。结果证明,以南京玻纤院的S2高强织物采用真空成型合成的玻璃钢作为表层材料和轻质聚氨酯改性环氧树脂材料作为芯材来制作的夹层结构复合材料具有重量轻、水声性能和力学性能优良的特点,在降低夹层结构复合材料重量的同时,具有良好的声隐身性能和承载性能,更有利于工程应用。     

红外热像仪船用数据采集方法应用

基于红外热像仪数据采集方法和国内外仪器设备无损检测方法应用研究,以热像仪船舶应用为案例,提出了集热像图采集、处理、存贮和利用的热像图图文信息采集管理方案。该方案规范了热像图的采集、处理过程,使热像图真正起到在船用设备隐患预警中的指导作用。     

超声冲击处理对高强钢焊接接头残余应力影响的数值模拟

超声冲击处理(UIT)是一种有效的焊后改善焊接接头疲劳性能的工艺措施,其借助机械撞击和超声振动的共同作用,使焊趾表面产生塑性变形从而引入有益的压缩残余应力。为评价UIT技术对焊接接头残余应力的影响,该文提出了一套新的数值分析方法,包括焊接数值模拟及随后的超声冲击处理过程的动态弹塑性有限元分析。在有限元模型中考虑了实际的工艺参数和超声促成的材料软化效应。以船用高强钢AH36非承载十字焊接接头为研究对象,将预测的超声冲击处理前后的残余应力分布与实验结果进行对比,两者有较好的吻合。在此基础上,探讨了静态预载荷对超声冲击处理态残余应力再分布的影响。     

不同的杨氏模量对含裂纹复合材料板裂纹周围应力的影响研究

不同的杨氏模量对于应力场有着相当的影响.针对含裂纹的复合材料板,根据非均质各向异性弹性理论和复变函数理论解决了裂纹的边界条件问题.建立了基于准确边界条件的边界积分方程,得到了舍裂纹复合材料板裂纹周围应力场的精确解析解.并按照所建立的计算模型对不同的杨氏模量对裂纹周围应力场的影响进行了探讨.     

Vibration transmission characteristics of composite laminate joints based on power flow北大核心CSCD

[目的]为了研究复合材料层合板连接节点的振动传递特性,提出一种采用有限元功率流法并结合功率流可视化技术的分析方法。[方法]首先,验证用有限元实体单元功率流描述板壳振动的有效性;然后,引入功率流传递率评价指标,提出有限元模型功率流传递率的计算方法,并以导纳功率流法计算结果为参照来验证其有效性;最后,建立嵌入式连接和螺钉连接这2种复合材料层合板的连接模型,计算其功率流传递率曲线和典型功率流矢量图。[结果]对比验证结果表明,2种连接模型的振动传递路径和功率流传递率存在明显差异。[结论]有限元功率流法直观反映了连接结构的振动传递能力及振动能量传递路径,可为复合材料结构设计提供参考。     

等效热点应力法结合临界面法评估焊接接头多轴疲劳强度研究

基于焊缝本身引起的非线性分布应力自平衡的性质,在板厚方向应力峰值零点位置定义等效热点应力,结合基于临界面法的MWCM法建立评估复杂焊接接头多轴疲劳强度的方法。采用数值计算分析零点位置的变化规律,建立零点位置拟合方程。利用公开发表的试验数据以及现有的热点应力法有限元计算结果对等效热点应力法进行精度验证。结果表明,等效热点应力法和现有的热点应力法具有很好的一致性,能在一定程度上考虑厚度效应对疲劳强度的影响,可以评估多轴疲劳强度。     

耐蚀金属复合材料在海洋环境中应用的可行性研究

以不锈钢/碳钢金属复合材料为例,探讨耐蚀金属复合材料在海洋环境中长期使用的可行性。结果表明,耐蚀金属复合材料在海洋大气区和浪溅区时具有良好的耐蚀性,使用效果显著;但当耐蚀金属复合材料在水位变动区使用时,必须采取有效措施(如阴极保护)消除复合材料基材与复材之间电偶腐蚀,以保证复合材料在该区域的使用效果。     

含椭圆孔的复合材料板在压应力作用下的应力仿真计算

孔使原本连续的结构产生突变而不连续,必然会引起结构上的应力集中,降低其强度,孔的影响对于复合材料要比均质材料大得多。文中对于含椭圆孔的复合材料板,运用复变函数理论建立计算模型。采用保角映射的方法得到准确描述应力场的复变应力函数。按照所建立的数学模型对含有椭圆孔的复合材料板进行应力分析。针对在压应力作用下的含不同几个尺寸椭圆孔的正交各向异性板,讨论了其相应的孔边应力分布,并对所研究的各种情况下孔边应力场进行比较。     

焊趾表面裂纹应力强度因子简化计算的比较研究

对接、T型接头与十字接头是船舶与海洋结构的典型结构形式,其大部分疲劳失效是由于焊趾引起的.各种表面裂纹的应力强度因子计算是船舶与海洋结构基于断裂力学安全评定和疲劳寿命预测的基础.Bowness等人提出了T型接头焊趾表面裂纹应力强度因子计算式,作者对其复杂的计算式进行了简化.BS7910针对对接、T型接头与十字接头提出了两套焊趾应力强度因子表达式,一是针对二维表面裂纹提出的,一是针对三维表面裂纹提出的.本文对作者给出的简化表达式以及BS7910的两套表达式进行了比较.结果表明作者给出的简化表达式不仅可以用来计算T型接头的焊趾表面裂纹应力强度因子,而且可以用来计算对接与十字接头焊趾表面裂纹的应力强度因子.同时发现在a/T＜0.05处三者的差别比较大,因此用有限元法进行了验证,结果证明作者给出的简化表达式比其他表达式更加合理.     

大型核电厚壁结构X射线衍射法残余应力测试

采用X射线衍射法（ XRD）对大型核电厚壁结构堆芯板端面、堆芯板与吊篮筒体环焊缝焊前焊后残余应力进行无损测量。研究堆芯板端面、环焊缝焊前焊后残余应力的分布情况及变化规律。结果表明：堆芯板焊前残余应力主要是机加工应力,且焊接过程对其残余应力影响不大;1＃和2＃堆芯板环焊缝轴向残余应力分布趋势明显,呈现焊缝为压应力,母材为拉应力;测试的环向应力在各区域分布不一致;焊接对远离焊缝区域的应力没有影响,远离焊缝区域呈现较大的加工应力。     

基于等效截面的复合材料板格弯曲正应力计算方法

复合材料板格作为复合材料基本板架结构力学性能的最小分析单元,是由不同厚度、不同材料和不同铺设角度的单层板叠合而成。利用材料力学理论和经典复合材料层合板理论,推导一般情况下的复合材料板格中性轴位置控制方程,并采用等效截面方法,提出复合材料板格各单层弯曲正应力的计算公式。复合材料板格各单层的最大正应力由模量比和距中性轴位置共同决定。此公式形式上和各向同性材料弯曲正应力的计算公式一致,从而将弯曲正应力计算公式由各向同性材料扩展到各向异性材料,为掌握复合材料板架结构应力水平提供方便。此公式形式简洁,便于工程应用。