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[期刊论文] 任明法 陈浩然
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北大核心 CSTPCD CA CBST
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摘要:本文基于低速冲击动力学理论和复合材料层合结构损伤破坏准则,采用以不协调模式的八节点块三维有限单元法,研究了在空载和满载下含金属内衬的纤维缠绕容器在冲击下的力学行为,并预测了其冲击损伤分布.在分析中应用修正的Hertzian接触法则来计算在冲击载荷下冲击体和缠绕结构之间的接触力;在时域中采用Newmark方法求解.通过典型数例研究结果表明,在相同能量的冲击载荷作用下,满载(内压)下的纤维缠绕容器较空载容器更易发生基体开裂和分层破坏....
[期刊论文] 任明法 陈浩然
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北大核心 CSTPCD CSCD EI CBST
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摘要:基于Hellinger-Reissner广义变分原理,提出了一种分析含金属内衬复合材料缠绕壳结构过程应力场的混合状态Hamilton元半解析法.该方法在周向面内采用有限元离散,而沿径向对状态方程进行解析求解;在求解过程中,又采用了传递矩阵技术,这样,不仅保证了相邻铺层的界面上层间位移和层间法向和剪应力的连续性,同时,又得到了缠绕结构的内、外表面状态向量之间的关系式.为此,不论缠绕结构的层数有多少,最后都可归结为一个求解缠绕结构内、外表面状态向量未知量的方程组.同有限元法相比,有效地提高了应力分析精度,而且也大大地降低了求解未知量的数目....
[期刊论文] 任明法 黄其忠 陈浩然
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北大核心 CSTPCD CSCD CA CBST SA
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摘要:具有加强承力环的混杂纤维圆筒在采用共固化工艺成型后,往往在加强承力环与筒身的界面附近出现分层(或开裂).采用热传导和热弹性有限元方法研究某一混杂纤维增强筒在共固化工艺中残余应力的分布变化规律,由分析表明,采用改变加强承力环端部的几何形状与铺层顺序等措施可改善增强筒中的应力分布和防止在共固化工艺后筒身与加强承力环之间界面附近的分层(或开裂)....
[期刊论文] 王舒 任明法 陈浩然
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA EI CBST
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摘要:应用改进的虚裂纹闭合技术对热、力载荷作用下多材料构件连接区界面进行断裂分析.首先,通过对含橡胶夹层的复合材料层合板单腿弯曲(SLB)试件断裂分析,研究了在不同温度载荷作用下,橡胶夹层对试件能量释放率及其各型分量的影响.其次,对具有热流边界下,典型复合材料-橡胶-金属组成的多材料圆柱壳体连接裙结构进行了热力耦合断裂分析,结果表明裂纹总能量释放率随温度升高而增大.最后,针对该连接裙结构讨论了裂纹位置和橡胶层厚度对裂纹能量释放率的影响,指出适当增加橡胶层厚度可以降低裂纹能量释放率,但橡胶厚层度与界面韧性之间存在尺寸效应....
[期刊论文] 李桐 任明法 陈浩然
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北大核心 CSTPCD CSCD CA CBST SA
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摘要:灰色系统理论是解决不确定性问题的方法之一.在分析灰色系统理论的特点基础上,提出一种疲劳裂纹扩展速率的计算方法,该方法可以解决裂纹扩展速率测定试验中信息不完全对计算裂纹扩展速率造成的困难.典型数值算例证明,灰色系统计算方法计算裂纹扩展速率具有稳定性好和精度高的优势....
[期刊论文] 孙直 任明法 陈浩然
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:基于薄壁容器理论及卸载后容器内衬残余应变为零的假设,提出了一种含金属内衬的复合材料缠绕薄壁容器自紧设计的工程方法,在自紧压力预测中可分别考虑金属内衬的双线性随动和等向强化特征.通过与有限元分析结果比较,证明了本文中提出的自紧设计方法的简便性和有效性.以一典型容器为例,研究了在自紧工艺后内衬的残余应变场和工作压力时应力场分布,证明了采用本文中提出的自紧设计可明显提高容器的承载能力....
[期刊论文] 陈浩然 任明法 赵伟
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北大核心 CSTPCD CSCD CBST
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摘要:综述了复合材料缠绕壳体结构成型和使用过程的多场分析的国内外近代研究进展,其中包括:缠绕成型工艺,固化工艺,超压工艺,使用过程中的应力分析,低速冲击损伤等相关问题.在此基础上,着重介绍了倍受航天界所关注的含薄壁金属内衬的复合材料缠绕容器的成型工艺和低速冲击损伤一体化研究工作,并提出了该领域今后还需进一步研究的内容....
[期刊论文] 黄其忠 任明法 陈浩然
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:基于平面应变有限元分析模型与策略,研究了软模共固化成型工艺中工艺间隙、固化周期和残余应力对复合网格结构性能的影响.通过模拟一典型复合材料网格结构的共固化工艺过程,得出了合适工艺间隙的确定方法,建立了降低耦合场梯度策略,并且解释了产生残余应力的原因.这对复合网格结构的软模共固化工艺的工艺参数合理选择具有一定的参考价值....
[期刊论文] 田常海 任明法 陈浩然
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北大核心 CSTPCD AJ CA EI CBST SA
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摘要:提出了一种复合型裂纹脆断的主应变因子准则.该准则为:1)定义垂直于裂纹扩展径向平面上的主应变ε1及极径r的组合量ε1为主应变因子ε1,裂纹将沿主应变因子取得最大值的径向扩展;2)垂直于裂纹扩展径向平面上的主应变因子的方向与原裂纹面法线方向的夹角为扩展裂纹面的扭转角,当主应变因子达到临界值时裂纹将失稳扩展.由此导出了裂纹的开裂方向和裂纹面扭转角及断裂方程.Ⅰ-Ⅲ复合型裂纹断裂试验表明:主应变因子准则与试验结果基本相符,利用其进行断裂评定较安全....
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA EI CBST
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摘要:基于均匀化原理,推导了考虑沿格栅加筋圆锥壳体随母线变化的等效刚度阵和等效热膨胀系数,并采用前屈曲薄膜理论给出了在温度和均布外压载荷作用下格栅加筋圆锥截顶壳体稳定性分析的总势能表达式.基于最小势能原理得到了该壳体总体失稳的临界载荷值解析表达式,对典型复合材料格栅加筋截顶圆锥壳体的稳定性计算结果与有限元法所得结果相比较,验证了本文中方法的适用性.基于文中提出的方法,通过对不同温度条件下具有不同顶锥角复合材料格栅加筋截顶圆锥壳体热-力屈曲分析结果的讨论,指出温度对复合材料格栅加筋截顶圆锥壳体稳定性的影响程度将随其顶锥角增加而增大....
[期刊论文] 黄其忠 任明法 陈浩然
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:先进格栅增强复合材料结构(AGS)软模共固化工艺成型过程是一个包括固化度、温度和应力场等相互耦合作用的复杂历程,工艺参数的选择将直接影响AGS产品的性能.该文以一简单正交AGS板为例,采用有限元分析方法对其软模共固化成型工艺过程进行数值仿真,讨论了工艺间隙、工艺环境和固化制度等对成型工艺过程中预浸料内部固化度,温度和应力场分布规律的影响,并提出了确定相应的工艺参数的意见.论文工作对AGS软模共固化工艺设计具有一定的参考价值....
[期刊论文] 任明法 刘长志 丛杰 张靖
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CSTPCD 北大核心
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摘要:纤维缠绕复合材料固化成型过程中,缠绕制件的纤维密实程度及单层厚度受缠绕张力、树脂流动影响较大.基于Squeeze-sponge模型,发展了适用于纤维缠绕复合材料固化成型的树脂流动/纤维密实模型.该密实模型考虑了固化度、温度、树脂黏度、渗透率等参数随固化时间的变化特性,并引入缠绕张力、缠绕图案等缠绕特征,实现缠绕制件纤维密实过程的数值模拟.通过对比文献结果,证明了密实模型的可靠.基于密实模型,对不同缠绕张力制度下的纤维密实程度进行数值模拟,结果表明,相较于各层缠绕张力相等的缠绕制度,采用层间压力相等的缠绕制度时,树脂分布更加均匀,各层纤维体分比数值趋于一致,且适当提高远离树脂出口位置的缠绕张力可实现各层纤维体分比数值相等....
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA EI CBST
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摘要:基于压力容器自紧前后金属内衬的应力分析,利用子模型方法建立了含内衬表面圆裂纹的有限元模型,使用区域积分法计算了其在工作压力下裂纹前缘的J积分值,研究是否采用自紧工艺和不同自紧压力值情况下的裂纹尖端强度.结果表明:经过自紧工艺处理后裂纹前缘的J积分值将明显提高,且随自紧压力值的增大而增大;随着裂纹尺寸的增大,相应的J积分值也增大,并且沿裂纹前缘的J积分曲线变陡.由此说明自紧工艺压力值的提高和裂纹尺寸的增加均增大了内衬开裂的风险,因此复合材料缠绕压力容器自紧工艺压力值的确定需进行金属内衬的断裂分析....
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北大核心 CSTPCD CSCD EI CBST
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摘要:根据水轮发电机现场振动测试实验数据,采用改进的遗传算法研究了水轮发电机运行过程中振动荷载反演问题.与传统的参数反演方法相比,遗传算法并不是基于对目标函数梯度方向搜索,而是在解的整个区域随机搜索.将遗传算法与模拟退火算法相结合,提高了种群在进化过程中个体多样性,可以有效地防止简单遗传算法早熟问题.同时,将遗传算法与梯度优化方法相结合,使得混合型遗传算法有效地解决了梯度算法局部极小问题和简单遗传算法的收敛速度慢问题.工程实际应用表明,采用本文所建立改进遗传算法所反演的水轮发电机振动荷载参数,预报其它振动观测点的位移具有较高的预报精度....
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北大核心 CSTPCD AJ CA EI CBST SA
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1997 年
摘要:玻璃纤维增强铝金属层合板,已广泛应用于航空、航天等领域.现采用密度更小的镁合金板取代铝合金板,并用抗拉强度更高、弹性模量更大的碳纤维来代替玻璃纤维,会得到一种新型的复合材料--碳纤维增强镁合金层合板.通过对不同纤维/树脂复合材料体积比的碳纤维增强镁合金层合板进行拉伸以及单悬臂梁试验,分别得到其强度、刚度及界面断裂韧性等机械性能.并与工程实际中广泛使用的玻璃纤维增强铝合金层合板进行比较.结果表明,碳纤维增强镁合金层合板具有比玻璃纤维增强铝合金层合板更高的比强度、比刚度以及界面断裂韧性.碳纤维增强镁合金层合板是一种非常有前途的新型复合材料....
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA CBST SA
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摘要:高速铁路的发展使钢轨磨损和滚动接触疲劳损伤日益受到重视.研究表明,预打磨后钢轨可有效延长服役寿命.为实现预打磨最佳廓形的选择,基于蒙特卡洛方法建立假设轮对横移量服从高斯分布的轮轨接触概率分析模型.据此,确定出列车运行时考虑轮对横移量的轮轨接触位置,并采用轮轨三维有限元模型计算得到相应接触应力的概率分布.结果表明,轮对横移量对最大接触应力值具有显著影响,横移量为-10mm、0mm、8mm时其值分别为1712.6 MPa、1362.1 MPa、448.7 MPa.亦发现虽然累积接触应力和平均接触应力均可作为衡量不同钢轨廓形力学性能优劣的指标,但二者的预测结果并不一致,如60 kg/m(CHN60)钢轨的平均接触应力,在轨距角附近(距钢轨中心线30 mm处内侧)的值4倍于踏面中心区域,相应的累积接触应力,在踏面的中心区域的值则接近10倍于轨距角附近.为综合考虑钢轨累积接触应力和平均接触应力对预打磨型面的影响,提出加权累积和平均接触应力,并以此作为钢轨预打磨廓形优化的评价指标.依据该指标对按照打磨工程经验设计的四条钢轨预打磨廓形进行评价分析,得到较优的钢轨打磨廓形.对制定钢轨廓形优化和打磨方法具有一定的工程参考价值....
[期刊论文] 陈立 任明法 孙冬生
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北大核心 CSTPCD CSCD CA CBST
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摘要:本文以固定在支架上的复合材料缠绕气瓶为研究对象,研究其在使用过程中的随机振动下的应力,结合三区间法和Miner准则进行疲劳寿命评估.在此基础上,以最长寿命内衬为目标,对气瓶的固定件-绑带进行优化分析,并给出了快速确定绑带间距的方法....
[期刊论文] 朱福巍 任明法 许迪
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CSTPCD 北大核心
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摘要:潮流能设备的研发近年来在国际上进展很大,部分项目的发电设备逐步进入商业化示范运行阶段.潮流能叶片既是发电设备中实现潮流能源转换的基础,也是潮流能发电的关键部件.复合材料轻质高强、耐腐蚀、易成型等优点使其成为潮流能叶片设计的首选材料.基于叶素动量理论和复合材料力学设计开发出了满足2 m/s流速要求的复合材料潮流能叶片.有限元分析结果表明,该叶片可满足其服役要求且具有较高的安全裕度....
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EI CSTPCD 北大核心 SCI
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摘要:利用"团簇+连接原子"结构模型研究了典型低弹bccβ-Ti固溶体合金的成分特征.对现有低弹β-Ti固溶体合金的成分分析表明它们均满足团簇式[CN14团簇](连接原子)x.根据该式,设计了Ti-Mo-Nb-zr系列合金[MoTi14]Ti(质量分数表达时为Ti-11.8Mo),[MoTi14]Nb(Ti-11.2Mo-10.8Nb),[MoTi14]Nb2(Ti-10.1Mo-19.5Nb)和[Mo(Ti13Zr)]Nb2(Ti-9.2Zr-9.6Mo-18.7Nb),并采用Cu模吸铸快冷技术制备直径为3和6 mm的合金棒.结果表明,吸铸制备的合金均为bcc结构;当连接原子由Ti变成更低弹的Nb时,合金弹性模量降低;低弹Zr替代Ti进一步降低了合金的弹性模量,[Mo(Ti13Zr)]Nb2合金的弹性模量E=72 GPa.铸态样品经过固溶和水淬处理后弹性模量降低....
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