复合材料板与钢板胶接、螺接与混合对接接头的力学特性研究

对6种不同的复合材料板与钢板的连接接头,即单盖板胶接、螺接、混接,以及双盖板胶接、螺接、混接的连接接头进行了静力拉伸试验与数值研究。静力试验获得了接头的失效载荷、载荷-位移曲线以及失效模式,通过对比发现接头的承载能力与接头形式有很大关系。采用有限元方法获取了胶接接头中胶层应力分布,并研究了接头各设计参数如搭接长度、胶层厚度等对接头强度的影响规律。     

夹芯复合材料T型接头制备工艺及力学性能试验研究

针对复合材料夹芯板结构非平面内连接要求,提出一种夹芯复合材料T型接头结构形式及其真空辅助成型制备方法。针对T型接头弯曲试件和剪切试件,分别开展三点弯曲试验和剪切试验,分析该型接头制备工艺稳定性、极限承载能力和破坏模式。研究结果表明：T型接头所采用的制备工艺稳定性较好;该接头弯曲刚度为1.44 kN/mm,极限弯矩达到1.15 kN·m;剪切刚度为230 N/mm,极限抗剪弯矩高于348 N·m。结构主要破坏模式：1） 弯曲试件：梯形过渡区拐角处出现初始损伤,接头强度失效模式为梯形过渡区复合材料表层与填充芯材界面剥离;2） 剪切试件：楔形搭接区端部初始剥离,继而45°增强层与夹芯板条界面剥离,最后,梯形过渡区复合材料表层与45°增强层和填充芯材之间界面剥离,结构崩溃破坏。

     

隐身夹芯复合材料舵振动特性研究

对声隐身夹芯复合材料舵进行壳板和整舵的结构形式设计;应用有限元软件MSC. Patran和MSC.Nastran建立声隐身夹芯复合材料舵和钢质舵模型,进行模态计算,得到夹芯舵和钢质舵干湿模态下的各阶固有频率和振型;与局部壳板小模型的振动模态进行比较,分析两种模型不同的振动规律.比较两种舵结构的模态节线图,分析格舵的弯曲、扭转及耦合振动模态.结果表明:隐身夹芯复合材料舵固有频率低于钢质舵,且振型主要为整体弯曲、扭转振动,壳板局部振动较小.     

弯曲载荷下复合材料夹芯L型接头强度和疲劳试验研究

文章研究了复合材料夹芯L型接头在弯曲载荷下的静强度和疲劳问题.通过静加载试验,得到该接头的极限承载能力和破坏模式.在此基础上,对不同载荷水平下的试件进行疲劳试验.基于试验数据建立S-N曲线,比较了半对数线性拟合和S型函数拟合结果.结果表明,S型曲线的预测结果好于半对数线性拟合.同时,分析了疲劳载荷下的接头破坏模式,包括夹芯和面板之间脱粘、面板分层和纤维断裂.根据试验现象划分了表明裂纹扩展的3个阶段.建立了刚度退化模型表现不同载荷水平下刚度退化规律.     

初应力状态下夹芯复合材料曲梁面板的局部振动的理论分析

在船舶领域,以复合材料层合面板及泡沫芯材组成的夹芯复合材料板梁结构已大量应用在游艇及复合材料高速艇上.文章研究了受初始静载荷作用下夹芯复合材料曲梁的面板的局部自由振动问题,并给出一种相应的理论分析方法.文中通过将芯材简化为Winkler弹性地基,将面板简化为一复合材料曲梁,从而使所研究问题蜕化为有初始静载荷作用下弹性地基上任意曲梁的固有振动问题.在局部振动位移是基于初始静载平衡位置并与初始位移相比是小量的假定的基础上,根据能量原理推导出面板的运动方程.研究的结果表明,该面板的局部振动不只取决于面板的弯曲刚度和长度,以及芯材的弹性刚度,也在很大程度上取决于梁的曲率及面板所受到的初始轴向压力.     

夹芯复合材料螺旋桨性能流固耦合数值研究

与传统层合复合材料结构相比,夹芯复合材料结构轻质、高强,结构可设计性强,可实现多材料和多功能的一体化集成。本文基于螺旋桨结构水动力边界条件,以INSEAN E779A螺旋桨为研究对象,采用双向流固耦合仿真方法研究夹芯结构螺旋桨的水动力性能和结构响应特性,并与金属材料螺旋桨、传统层合结构螺旋桨进行对比,分析不同夹芯构型与螺旋桨水动力性能的关联性。结果表明:在中高进速系数条件下,螺旋桨结构形式对推进效率的影响较大,夹芯复合材料螺旋桨在实现轻量化的同时,其推进效率要优于同工况下的层合复合材料螺旋桨与金属螺旋桨;在中低进速系数条件下,夹芯复合材料螺旋桨的水动力性能与夹芯构型有着重要联系,随着夹芯体积比的减小,整体质量变大但推进效率得到一定提升。     

钢丝绳芯输送机接头硫化工艺质量因素分析

随着煤炭及港口运输业的不断发展,钢丝绳芯输送带的使用范围越发广泛,因此如何提高接头胶接质量,确保输送带的长寿命运行就成为一个关键环节。对影响皮带机接头胶接质量的各个因素进行了探讨。     

夹芯复合材料在潜艇声隐身结构中的应用及其相关技术研究

潜艇的声隐身问题一直是研究的热点,各种新的声学材料和结构不断涌现。首先对复合材料在潜艇声隐身结构中的应用情况进行了分析,对其材料、结构形式、作用效果等方面进行了详细阐述,提出了夹芯吸声复合材料作为水下声隐身结构的发展趋势。然后利用数值计算的方法,对夹芯复合材料的声学性能进行了分析,得到了夹芯复合材料各层材料参数,如厚度、声特性阻抗和损耗等对声学性能的影响规律。最后,评估了典型局部结构壳板应用夹芯复合材料后的力学性能和声隐身性能。结果表明,潜艇非耐压结构的壳板采用夹芯复合材料可以满足结构的力学要求,与钢结构相比声隐身能力得到提高。     

静压作用下夹芯复合材料圆柱壳失效模式的有限元分析

基于有限元计算软件ABAQUS,对静水压力作用下夹芯复合材料圆柱壳的失效模式进行研究。首先,采用ABAQUS的材料库和单元库,建立高效、精确的夹芯复合材料圆柱壳的仿真计算方法;进而,基于TSAIW理论、Hashin理论和第四强度理论,分别建立表层材料和芯材的强度失效判据;最后,分析跨度/半径比、表层/芯材厚度比、内/外表层厚度比以及铺层角度等因素对圆柱壳失效模式的影响规律,可为夹芯复合材料圆柱壳的结构优化设计提供依据。     

主桩套板结构受力特性研究

主桩套板结构作为一种板桩墙结构形式,各构件受力情况较复杂。结合工程算例应用NL法进行水平承载力计算,并利用ABAQUS有限元分析软件建立3D桩土模型进行数值模拟,以验证理论方法的可靠性,发现主桩承担了绝大部分荷载,套板所受横向弯矩较竖向要大得多。基于ABAQUS研究不同套板尺寸下主桩的力学特性,着重分析当套板宽度、厚度和入土深度发生变化时主桩的弯矩变化,结果表明主桩的受力情况深受套板宽度的影响,其跨中最大弯矩随套板宽度的增加而明显增加,而套板厚度和入土深度对主桩的影响相对较小,在实际工程中可以根据需要做适当调整。     

Mechanical behaviour of vinylester adhesive joints used in laminated material for steel structures

One of the most important applications of adhesives in shipbuilding is the manufacturing of structural laminated materials. The application of these types of hybrid materials in a marine environment for extended periods of time and under adverse environmental conditions results in the accelerated degradation of the adhesive. Therefore, a specific experimental procedure is required to ensure the adequate performance of this adhesive bonded joint during its service life. In this study, an experimental method to analyse a vinylester adhesive in steel–adhesive–steel test specimens was applied (“mixed cantilever beam” specimens were used and mixed mode tests were carried out to obtain the fracture envelope). It was concluded that the energy release rate increased with the stress mode under dry conditions. In addition, the cohesive laws of vinylester showed that both the tangential stress and the strain are higher than the normal stress and strain. Finally, it was observed that adding distilled water to the adhesive joint for short periods of time improved its fracture strength.     

肘板连接的极限强度分析

  目的  船舶结构中的各构件是由节点连接在一起的,连接节点的力学性能对整船的极限强度影响很大。为了解节点的受力特性,  方法  通过对不同节点型式的试件进行弯曲载荷下的极限强度试验,分别得到其载荷位移曲线、节点应力分布以及破坏形式,并分析各试件的极限强度与平均刚度特性。  结果  结果表明：三角形肘板加强节点试件的极限强度大于圆弧形过渡加强节点试件,但其平均刚度比较大的圆弧试件小;在同等载荷条件下,三角形肘板加强节点处的峰值应力大于圆弧形过渡的加强节点试件;不同大小、相同节点形式试件的破坏形式相同,而大小相同、节点形式不同试件的破坏形式则差别很大;大小两组试件间的极限强度与平均刚度的变化规律一样,但变化的程度不一样。  结论  所做的分析及试验结果可以指导优化船舶的节点设计。     

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.     

蛋形水下耐压壳的屈曲行为研究

针对蛋形水下耐压壳结构的稳定性开展数值模拟研究,给出蛋形壳体的几何建模方法,基于Abaqus有限元仿真软件获得蛋形壳体的屈曲临界载荷和屈曲模态,并与Mushtri方程的理论结果进行对比研究,验证仿真模型的精确性。同时,为提高蛋形壳体的稳定性,提出一种加筋结构,研究加筋方式和加筋厚度等因素对壳体稳定性的影响规律,结果显示加筋结构对壳体的稳定性有显著增强效果,其中,环向加筋比纵向加筋效果更为明显,但加筋体厚度影响较小。分析还发现,壳体自身厚度对屈曲特征量的影响最大。     

高桩码头新型分段缝结构研究

针对现有高桩码头分段缝结构的不足和工程需要,论文提出了主要由带U形槽的分段横梁和码头结构段端部纵梁组成的新型分段缝结构,并详细介绍了该结构的构造、特点和技术设计方法。结果表明,提出的新型分段缝结构不但满足相邻结构段的自由伸缩要求和不均匀沉降要求,而且可以有效控制相邻结构段之间的横向相对位移,具有受力明确、经济性好、设计施工方便等优点,值得推广应用。     

变形钢板机械矫正后的力学性能试验

钢结构桥梁在遭受撞击后,严重变形钢构件是否适用机械矫正方法尚无明确答案。结合工程实例对机械矫正后的变形钢板力学性能开展试验研究。研究表明：在变形小于25°时,钢板试件屈服强度变化不大,但在变形超过25°时开始下降;在变形达40°时,机械矫正使钢板试件中的微观缺陷增加,并使其表面形成裂纹;机械矫正使钢板试件的冲击韧性随变形程度增加而降低。     

Fatigue analysis of welded joints: state of development

The literature on fatigue analysis of welded joints is reviewed, considering mainly papers and books published during the past 10–15 years. After a short introduction, the different approaches for fatigue analyses are covered, i.e. the nominal stress approach, the structural or hot-spot stress approach, the notch stress and notch intensity approach, the notch strain approach and finally the crack propagation approach. Only seam-welded joints are considered, and not the behaviour of spot-welds, which is a very special field. Due to the vast amount of relevant literature, some specific areas are left for other reviews or only touched, i.e. fatigue testing and evaluation, fatigue loading and variable amplitude effects, environmental effects and fatigue reliability.     

惯性摩擦焊接头温度场实验研究

通过实验测定了惯性摩擦焊旋转端及移动端试样的温度场分布规律,结果表明,惯性摩擦焊高速旋转端试样与移动端试样各测温点的温度变化趋势相同,在焊接过程的初始阶段,试样端部温度急剧升高,远离摩擦面部位则主要依靠热传导达到峰值温度;由于高速旋转试样与周围空气的强烈热对流效应,使得其各特征点的温度明显低于移动端相应特征点,其中,靠近焊接端面的温差较大,而远离端面的温度差异则逐渐减小.