【摘 要】
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大潜深海洋滑翔机的服役特点，要求其耐压壳体具有较低的重量体积比(重容比)，以提高其续航时间和探测范围。碳纤维复合材料具有高比强度比模量、耐疲劳、可设计性等优点，是深海滑翔机耐压壳体的候选材料之一。基于压力容器和复合材料力学理论设计出耐压80MPa的复合材料壳体，有限元分析和实验测试结果表明所设计壳体可满足8000m级深海滑翔机的服役要求。研究结果表明，碳纤维复合材料在深海滑翔机耐压壳体中具有无可比
【机 构】
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特种纤维复合材料国家重点实验室北京玻钢院复合材料有限公司 北京102101
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大潜深海洋滑翔机的服役特点，要求其耐压壳体具有较低的重量体积比(重容比)，以提高其续航时间和探测范围。碳纤维复合材料具有高比强度比模量、耐疲劳、可设计性等优点，是深海滑翔机耐压壳体的候选材料之一。基于压力容器和复合材料力学理论设计出耐压80MPa的复合材料壳体，有限元分析和实验测试结果表明所设计壳体可满足8000m级深海滑翔机的服役要求。研究结果表明，碳纤维复合材料在深海滑翔机耐压壳体中具有无可比拟的应用优势。
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为实现大尺寸CFRP材料内部缺陷的检测，利用超声冲击共振法简单易操作的特点，使用XY桌面级绘图仪连接NLAD Cheetah超声共振法检测设备，对蜂窝夹层结构复合材料预置缺陷件进行检测，并实时记录检测位置和缺陷状况，验证超声共振法的可行性与准确度。搭建大尺寸复合材料构件缺陷检测平台，利用Makeblock机器人小车带动NLAD Cheetah超声检测设备在试样表面匀速运动与检测，实时记录并分析实验
相比于传统碳纤维增强热固性复合材料，碳纤维增强热塑性复合材料具有更好的抗冲击韧性、损伤容限以及耐阻燃性，同时可回收利用、可熔融焊接。本文采用连续碳纤维增强高性能聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料，对复合材料三维点阵夹芯结构的制备工艺和力学性能进行了研究。结合CF/PEEK的可反复加热，可熔融连接特点，提出了模具热冲压法制备点阵芯子。建立了CF/PEEK复合材料点阵结构在平压载荷作用下的理论分析模型
为提高碳纤维/铝蜂窝夹芯结构的界面韧性,提出了一种使用纤维带增韧碳纤维/铝蜂窝夹芯结构的方法.在夹芯结构制备过程中,碳纤维预浸带依次穿插铝蜂窝芯体形成瓦楞状结构,通过改变芯体结构,提高芯体与面板接触面积,从而提高夹芯结构面板与芯体的结合强度.研究了纤维带增韧铝蜂窝芯体对夹芯梁三点弯曲性能和破坏模态的影响.实验结果显示,在准静态加载条件下,未使用纤维带增韧的夹芯梁容易发生面板皱折、压头压入面板、芯体
基于频率的结构健康监测技术利用损伤发生前后的固有频率的变化来确定损伤是否发生，以及进一步识别损伤的位置和大小。目前在文献中，一般默认采用前几阶的频率变化值来预测损伤。当前的研究表明，不同阶的频率变化值对数据中的噪声(误差)有不同的反应，有些阶的频率变化值对噪声很敏感，有些阶则对噪声包容性较好。因此，本文提出了一种新的噪声响应率(NRR)的概念和公式，可以计算每一阶的频率变化值对测量频率误差的响应程
采用热压成型的方法制备了由碳纤维增强复合材料面板与泡沫铝芯材组成的纤维增强金属泡沫复合夹芯梁结构，通过静态和低速冲击三点弯曲实验，分析了加载形式、面板非对称性和芯材厚度对夹芯梁的弯曲性能、失效模式以及失效演化规律的影响，并对夹芯梁的初始失效载荷进行了理论预测。实验结果表明：夹芯梁主要产生了面板断裂、面板和芯材的局部凹陷、芯材剪切A和芯材剪切A-AB四种失效模式；低速冲击下，夹芯梁的失效载荷会提高，
近年来，复合材料层合板在拉伸载荷下的渐进损伤模拟取得很大进展，但其压缩损伤模拟仍面临较大挑战，主要原因有两点：一是传统失效准则虽然在拉伸载荷下能准确模拟损伤的起始，但在压缩载荷下缺乏准确性；二是层合板在压缩载荷作用下存在层间失效模拟困难、计算难以收敛、网格依赖性强、局部屈曲等问题。克服上述问题，本文采用LaCR准则作为层合板的失效判据，通过在层间插入一层内聚力单元来模拟分层失效。其次，采用黏性正则
采用有限元软件LS-DYNA对含有不同芯材构型的格栅夹芯结构圆筒进行数值模拟研究，考虑了爆炸强度、芯材的拓扑结构、分布类型对其在爆炸载荷作用下的动态响应、变形模式和能量吸收能力的影响，从而为防爆结构的设计提供新的思路。通过与已有实验结果进行比较，验证了金属夹芯结构圆筒数值模型的有效性，数值计算中采用了流固耦合算法，考虑圆柱壳与爆炸载荷在空气中的相互作用。仿真结果中比较了和分析了各种结构的动态响应、
从细观结构出发，综合考虑缝合大开孔层合板时造成的面内纤维弯曲以及树脂富集缺陷，构造了针脚处纤维弯曲函数，建立了层合板孔边面内损伤单胞模型，从而推导出了单胞中纤维体积含量函数以及纤维弯曲角度函数。利用细观力学理论研究了单胞细观结构与属性。研究表明：针距p和边距q对单胞细观结构与属性影响程度相同。随着针距p的增大，实际损伤总面积单调减小，且减小趋势不断变缓，纵向弹性模量Ex单调增大，且增大趋势不断变缓
为了预测纤维丝断裂对纤维束力学性能的影响机理，基于代表性单胞(RUC)建立了细观尺度的复合材料模型，并对其力学响应进行了模拟分析。分别采用最大应力和Stassi失效准则来预测纤维丝和基体的初始失效，均通过瞬间折减方法来模拟材料的软化过程。在周期性边界条件下，建立三胞模型并通过赋予纤维束断裂区域以极低属性的方法对有缺陷的细观复合材料模型进行力学响应分析。通过施加六种不同的加载条件来计算纤维束的有效属
复合材料会因孔隙、分层、裂纹等缺陷的存在而产生一定的残余应力。它既会影响构件的使用性能，又对材料的结构失效强度和尺寸稳定性有影响。为精确快速地检测出复合材料的残余应力大小及分布情况，从理论上推导出适用于准各向同性复合材料的声弹性表达式，建立了测试物理量声时差与内部应力之间的联系。同时为验证该理论的正确性，选用6061-T6铝合金板材作为实验研究对象，并分别采用X射线衍射法和理论推导的超声波方法对其