复合材料修复含孔洞钢板有限元分析

用ANSYS有限元分析软件对复合材料修复的含中心孔洞钢板的强度、刚度进行数值分析,分析补片长度、宽度和厚度对损伤钢板修复效果的影响.引入相对刚度、相对强度和极限载荷提高率等概念来表征复合材料修复损伤钢板的效果.结果表明:补片的长度存在一个最优范围.     

含裂纹钢板复合材料修补强度和刚度数值分析

用ANSYS有限元分析软件对复合材料补片修复含边裂纹和中心裂纹钢板的强度和刚度进行了数值分析.引入相对刚度的概念,研究了钻有止裂孔裂纹的长度对损伤钢板相对刚度的影响,分析了损伤钢板刚度复合材料贴片修补效果;引入屈服载荷提高率的概念,分析了损伤钢板强度的修复效果.     

复合材料单面加固修补钢板的界面应力分析

复合材料加固修复钢结构技术有许多优点和广阔的应用前景,该方法的关键在于保证复合材料补片和钢板的连接界面具有良好的粘接性能。文章为探究粘接界面的力学性能,利用ANSYS软件建立二维线弹性有限元模型,模拟碳纤维增强复合材料(CFRP)单面加固钢板的拉伸试验过程,分析粘接界面的应力分布情况及其变化规律,研究胶层弹性模量,胶层厚度以及CFRP补片厚度对胶层界面应力的影响,为确定最优的加固方案提供理论依据。分析结果表明:胶层端部区域的剪应力和剥离应力随着胶层弹性模量和CFRP补片厚度的增加而增大,适当地增加胶层厚度有利于提高加固效果。     

光固化复合材料补片应用实验研究

以光敏胶为基体,以玻璃纤维为增强材料,制备成光固化复合材料补片,以LY-12铝合金板为修补对象,研究了快速贴补修理的固化时间、静强度、疲劳性能。     

复合材料修复含裂纹圆管的轴压承载特性研究

为分析含有穿透性裂纹铝合金圆管在碳纤维增强复合材料修复后的承载性能,首先对裂纹圆管以及碳纤维修复裂纹圆管在轴压载荷下进行试验研究,探究裂纹的长度、方向以及碳纤维布加固层数和宽度对试件修复效果及失效模式的影响。最后建立碳纤维布修复裂纹圆管的仿真模型,分析试件受载过程中的应力分布和变形特征。结果显示：复合材料层在试件轴压过程中能起到明显的承载作用,有效抑制裂纹扩展,提高试件极限承载力;胶层破坏是主要的失效形式,粘结强度比复合材料强度更加重要;修复效果受裂纹长度的影响较大,而不同方向裂纹圆管修复效果比较接近;随着加固层数和宽度的增加,试件的承载力峰值随之增加,并逐渐趋于稳定值。     

水泥基复合材料修复和加固既有混凝土构件界面粘结性能研究进展

采用水泥基复合材料修复和加固既有混凝土构件可提高其整体性,改善构件刚度、承载力和耐久性能。本文对水泥基复合材料修复和加固既有混凝土构件的界面粘结机理和界面粘结理论模型的研究成果进行了归纳和总结,分析了不同界面粗糙度、混凝土强度及界面剂对粘结性能的影响,指出了水泥基复合材料修复和加固既有混凝土构件的界面粘结性能需进一步研究的方向。     

复合材料加筋板-钢板连接结构静力试验与数值分析

针对复合材料上层建筑与钢制主船体的连接问题,开展了复合材料加筋板与钢制围槛板连接结构力学特性的试验和仿真研究。首先设计并制作了两型复合材料加筋板-钢板连接结构模型;然后通过试验研究,对两型连接结构的弯曲刚度和强度特性进行了测试和对比分析;最后基于有限元仿真对两型连接结构在线性加载阶段的应变及初始失效载荷进行计算,并通过与试验结果对比,证明了仿真方法的正确性。通过研究,得出了典型工况下两型连接结构的静刚度、强度特性、失效模式和薄弱环节,可为复合材料上层建筑与主船体连接结构的设计与工程应用提供指导。     

腐蚀船体及管系的复合材料修理加强方法的力学分析研究

本文从舰船船体、管系局部及坑点腐蚀的实际情况出发，提出用复合材料进行修理加强的方法。通过理论分析，得到对应材料、板条梁厚度、不同腐蚀缺陷深度的等效强度复合材料修理方案图谱。试验证明了用复合材料修复加强完全可以达到，甚至超过未腐蚀船体的强度，验证了用复合材料修理加强方法的可行性。     

十字隔板相对刚度对舷侧结构碰撞性能的影响

双层舷侧内外壁板之间十字隔板相对刚度对船体舷侧结构的碰撞性能影响很大.通过对船舶碰撞动力学特性的分析,合理地简化了计算模型,并引入了相对刚度的概念,采用改变十字隔板厚度来改变结构相对刚度的办法,进行了系列仿真试验.结果发现,十字隔板相对刚度会限制舷侧结构变形损伤模式,以至于显著地影响到整个舷侧结构的损伤变形、碰撞力及能量的吸收与转换,尤其是最为关键的舷侧内板的损伤与之关系密切.通过合理地调整十字隔板的相对刚度,在一定程度上可以实现对舷侧结构碰撞性能的优化设计,为船舶舷侧耐撞性设计提供依据.     

复合材料挡水板设计及安装工艺研究

针对原钢质矩形挡水板,提出一种新型复合材料挡水板结构形式,彻底解决了原钢质挡水板渗水腐蚀的难题。文中对复合材料挡水板的材料选型、结构设计、强度刚度计算以及安装工艺等内容进行了研究,结果表明:复合材料挡水板强度刚度满足使用要求;安装工艺简单易行,水密效果好。     

基于多种失效模式SPS复合钢板替换船用钢板的优化设计

在SPS复合钢板的设计中获取不同的失效模式。以减重为目标,应用序列二次规划法对SPS复合钢板进行等效船用钢板的优化设计,同时对SPS复合钢板进行多目标优化,应用层次分析法定各目标的权重。在这两种优化方法的基础上,对船用钢板与SPS复合钢板进行了屈曲、弯曲对比数值分析,同时将结果与理论计算结果对比分析。结果表明,SPS复合钢板重量能够减轻37%以上,刚度增加两倍多,但厚度增加70%。     

Axisymmetric structural behaviours of composite tensile armoured flexible pipes

To address the weight and corrosion challenge in deep-water, replacing the steel tensile armour in flexible pipes with composite materials is an alternative conceptual approach. An axisymmetric structural responses model is built for this novel composite armoured flexible pipe, with interlayer gaps that may occur in the unbonded structure considered through an iterative algorithm. The tensile strength of steel and composite armoured pipes are predicted based on different constitutive relations of steel and composite. Essential quantities are obtained, such as tensile stiffness, deformations of each layer and interlayer gaps or contact pressures. Considering the helix form of carcass and pressure armour, a finite element model is established for the verification of the theoretical model. Case study shows that the tensile stiffness of flexible pipe is overestimated with the interlayer gap ignored. Compared with steel armoured flexible pipe, the composite armoured pipe, whose tensile stiffness decreases less as external pressure increases, meanwhile has higher values of tensile ultimate strength and torsion stiffness. Some suggestions about fiber types and volume fraction for composite tensile strips are given to ensure good performance of axial tensile strength and stiffness.     

近距空爆载荷下钢板/聚脲复合结构动响应特性仿真

[目的]为探讨聚脲涂层对钢板抗爆性能的提升机制,掌握背涂聚脲层对钢板动响应特性的影响规律,对钢板/聚脲复合结构的抗爆动响应过程进行仿真研究.[方法]采用LS-DYNA软件对钢板/聚脲复合结构在近距空爆载荷作用下的变形/失效过程及吸能机制进行数值仿真,并与文献试验结果进行对比,验证数值仿真方法的合理性和准确性.在此基础上...     

圆钢管混凝土柱低周反复加载试验研究

为了研究钢管混凝土柱在低周反复荷载作用下组合材料横截面刚度对其性能的影响,以果园港二期工程上的钢管混凝土柱为原型,对3根钢管混凝土柱进行低周反复加载试验。通过控制试件钢管厚度进行物理模型试验,研究钢管厚度对钢管混凝土柱耗能性能、承载性能、强度退化、刚度退化、延性和变形能力的影响。试验结果表明:随着试件钢管厚度的增加,试件的能量耗散系数与等效黏滞阻尼系数均随之减小,试件的耗能能力随之变弱;钢管厚度越小,钢管混凝土柱试件的耗能性能越好。钢管越厚,对核心混凝土的约束作用就越强,强度退化就越弱,试件塑性变形能力就越好。钢管越厚,外包钢管对核心混凝土约束作用就越强,水平承载能力越高。     

填充超弹性材料夹层板的抗爆性能研究

夹层板是一种比刚度大、比强度高的结构形式,根据文献将典型加筋板等效为最优夹层板,采用非线性数值方法,对爆炸冲击波作用下方形蜂窝夹层板及填充超弹性材料的方形蜂窝夹层板响应进行数值计算,分析填充超弹性材料夹层对夹层板各部位加速度、速度及位移响应的影响,对比不同爆距下夹层板响应,并分析填充超弹性材料对夹层板吸能的影响。从计算结果可知填充超弹性材料可有效减小爆炸载荷作用下夹层板的响应,减小夹层板面、背板间相对变形。     

填充超弹性材料夹层板的抗爆性能研究

夹层板是一种比刚度大、比强度高的结构形式,根据文献将典型加筋板等效为最优夹层板,采用非线性数值方法,对爆炸冲击波作用下方形蜂窝夹层板及填充超弹性材料的方形蜂窝夹层板响应进行数值计算,分析填充超弹性材料夹层对夹层板各部位加速度、速度及位移响应的影响,对比不同爆距下夹层板响应,并分析填充超弹性材料对夹层板吸能的影响。从计算结果可知填充超弹性材料可有效减小爆炸载荷作用下夹层板的响应,减小夹层板面、背板间相对变形。     

镶面板工艺在老码头修复工程中的应用

某船厂二号码头修复工程中采用镶面板的施工工艺,即采用内加固、大面积钢板底胎,有效的提高了码头的观感质量及结构的耐久性。     

局部加强的含裂纹板应力强度因子分析

对含裂纹板局部焊接加强板条的断裂问题进行了分析计算.考虑加强板条的横向刚度和纵向刚度的影响,将加强板条对裂纹板的作用力离散化为作用在沿加强板条方向的有限个作用点处,由含裂纹板的复应力函数解法进行求解.文中分别就加强板条位置和加强板条相对刚度对裂纹板加强作用的影响进行了计算分析.计算结果表明,加强板条纵向刚度对降低裂纹板的应力强度因子起主要作用,提高加强板条刚度有利于降低结构应力强度因子,提高结构承载能力.     

复合材料—钢混合结构封闭式桅杆振动特性研究

由于隐身性的需求,复合材料—钢混合结构的封闭式桅杆逐渐在舰船上使用。开展了复合材料—钢混合结构封闭式桅杆的模态试验,通过实验检验了桅杆数值计算模型,并采用数值方法研究了雷达罩复合材料夹层板板厚对桅杆和顶部雷达罩振动特性的影响规律,通过研究发现复合材料夹层板振动特性良好。此外,根据八边形桅杆的数值计算结果提出了雷达罩总体和局部振动频率的预测方法,通过四边形和六边形桅杆的检验,证明此种预测方法具有普遍意义,为封闭式综合集成桅杆的结构设计提供了有益的参考。