【摘 要】
：
碳纤维复合材料以其比模量高、比强度高、抗疲劳等优异性能,为解决轨道车辆轻量化问题提供了绝佳的选择。复合材料连接部位纤维不连续,应力集中问题凸显,损伤模式相互关联,是结构薄弱和失效容易发生的区域。对此区域进行失效模式和失效规律研究以及承载力和寿命分析对整体结构的评价至关重要。碳纤维复合材料结构常用的搭接接头由于偏心加载存在端部弯曲效应,对结构承载力产生不利影响。虽然T700级碳纤维复合材料在轨道车辆
论文部分内容阅读
碳纤维复合材料以其比模量高、比强度高、抗疲劳等优异性能,为解决轨道车辆轻量化问题提供了绝佳的选择。复合材料连接部位纤维不连续,应力集中问题凸显,损伤模式相互关联,是结构薄弱和失效容易发生的区域。对此区域进行失效模式和失效规律研究以及承载力和寿命分析对整体结构的评价至关重要。碳纤维复合材料结构常用的搭接接头由于偏心加载存在端部弯曲效应,对结构承载力产生不利影响。虽然T700级碳纤维复合材料在轨道车辆承载结构中应用广泛,双马树脂耐热性能优异,具有较高的强度和模量,然而针对碳纤维增强双马树脂复合材料的接头应用研究并不充分。针对以上问题,本文以碳纤维/双马树脂复合材料（T700/5429）平-折-平接头为研究对象,从试验、理论分析和数值仿真三方面对接头应力分布、承载力和失效模式进行研究。通过单向板纵向、横向及面内剪切静载力学性能试验为平-折-平接头应力分析和承载力预测提供了基本力学参数,使用本文的测试数据进行平-折-平接头应力分析和承载力预测有更为精确的计算结果。同时,补充了单向板纵向、横向及面内剪切疲劳性能数据。通过试验表明了平-折-平混合接头相较于单搭接混合接头、平-折-平胶接接头和平-折-平机械接头承载力的优势,并对不同端径比、宽径比、螺栓预紧扭矩和胶层厚度等参数条件下平-折-平混合接头的静拉伸承载力、疲劳寿命及失效模式进行了研究。应力分析是进行结构承载力计算和失效分析的重要环节。结合线弹性一维梁模型和层合曲梁弹性变形理论推导了平-折-平胶接接头剥离应力和剪切应力公式,提出了一种快速、便捷求解平-折-平胶接接头应力的半解析方法。利用有限元软件ABAQUS对不同参数条件下平-折-平混合接头搭接区胶层应力和层合板孔边应力进行计算,分析了导致不同参数条件下混合接头开裂载荷变化的原因。在应力分析的基础上,基于层合板渐进损伤特性和胶层弹塑性本构,利用ABAQUS建立了一种预测三种碳纤维复合材料平-折-平接头静拉伸承载力和失效模式的有限元分析模型,并通过试验结果验证了模型的正确性。采用正交试验法,利用预测模型对比了不同端径比、宽径比、胶层厚度和铺层参数组合条件下接头的静拉伸承载力及失效模式。通过系统的试验、理论和数值仿真研究,为碳纤维复合材料平-折-平接头的工程设计和应用提供了可靠的依据。
其他文献
我国城镇化人口超过60%,城市成为人口的主要聚集地,城市中各类要素高频流动的需求带动城市物流的蓬勃发展,同时城市物流公共安全事件呈现出多样性、复杂性、紧迫性和不确定性等特点,城市公共安全、经济社会运行秩序和人民生命财产安全受到严重威胁。为实现城市物流公共安全风险的有效治理,一方面需要认清城市物流运营对公共安全影响较大的风险因素,完善治理方案,另一方面需要对现实困境进一步分析,归纳当前城市物流公共安
本文针对陶瓷/金属宏观复合材料中存在的陶瓷颗粒难以在基体中分布均匀以及陶瓷与金属之间因润湿性差难以实现界面的良好复合等问题,在液态模锻工艺的基础上,提出了既不做预制体,也不采用“润湿化”处理的方法—“随流混合+高压复合”技术来制备陶瓷颗粒增强金属基宏观复合材料。首先,利用“随流混合+高压复合”法制备了Zr O2增韧Al2O3陶瓷颗粒（ZTA Particle）增强高铬铸铁（High Chromiu
大型公共场所的建立为体育、娱乐、宗教、文化、学习、商业等活动提供了便利条件。在重大活动开展时,公共场所内人群处于密集和拥挤状态,一旦发生威胁生命的危险事件,人群易产生恐慌心理,若公共场所布局不合理、疏散设施不完备、疏散管理不到位,则危险事件的发生极易造成生命与财产损失。研究危险事件发生时各危险源的动态扩散特征,以及行人在危险场景下的运动规律,制定科学合理的疏散策略,对场所内密集人群进行及时有效的疏
随着高强度合金材料和复合材料的应用,现代化的结构设计中人们对系统稳定性的认识和应用日益深化。一方面,失稳破坏导致的结果往往比较严重,另一方面,工程实践中人们也有利用失稳的案例。带有柔性约束的杆件以及外压圆环都是常见的结构。目前分析稳定性的方法主要是依据最小势能原理。根据Koiter初始后屈曲理论,需要对势能二阶变分的正定性进行严格的理论证明,由势能二阶变分半正定对应临界点的高阶变分的信息判断临界平
数控机床作为现代制造业的“工业母机”,是衡量国家装配制造业水平的重要标志,加工精度是其关键指标。误差补偿成为提高与保持数控机床加工精度的主要途径和发展趋势,快速准确测量数控机床的各项误差是进行误差补偿的前提与关键。作为数控机床的关键运动部件,直线轴在运动过程中共产生6自由度几何误差,数控机床三直线轴共有21项几何误差。如何实现21项几何误差的快速高精度测量,成为数控机床误差补偿急需解决的测量难题和
随着列车运量和轴重的提高,我国重载铁路钢轨、车轮的磨耗和伤损产生速度不断加快。这不仅大幅增加了工务维修养护工作量、车辆维修的车轮镟修量,还时刻威胁着铁路的行车安全、影响列车的正常运行。开展重载铁路钢轨伤损机理和防控措施的研究,对改善轮轨接触关系、延长钢轨使用寿命具有十分重要的意义。本论文以重载铁路钢轨伤损问题为研究对象,从轮轨蠕滑机理、轮轨接触几何关系出发,结合车辆-轨道耦合动力学方法和大量的现场
交通道路环境感知是自动驾驶、先进辅助驾驶系统中的关键环节,是后续车辆控制和决策的基础。精确、快速地感知交通场景可以提高自动驾驶汽车的安全性。与激光雷达、毫米波雷达等传感器相比,视觉传感器具有信息量大、成本低等优势。另外,随着深度学习技术的快速发展以及硬件性能的大幅度提升,基于视觉的环境感知技术被广泛用于自动驾驶系统。然而,现实道路交通环境复杂多样,车辆、行人等目标差异较大。而且,视觉传感器容易受到
近年来,移动互联网技术的快速进步,极大促进了新一代需求响应型公交服务的发展。预约公交作为一种线路灵活、直达便捷、舒适度高的需求响应服务,可以满足多层次公交出行需求。本文通过对预约公交潜在需求、线路、路径以及考虑多服务水平和无人驾驶技术的预约公交服务等方面的优化研究,旨在为解决现实问题提供理论依据和决策支持。论文主要内容和创新点如下:（1）针对预约公交潜在需求分析问题,提出基于公交智能卡数据（Sma
作为公共场所社会活动的主体,行人的安全问题是社会安全管理和智能安防建设的研究重点与热点。铁路综合视频监控系统现已覆盖客运站点的重要区域,为监控中心提供清晰的视频资源,成为实时监控、异常预警和事后查证的重要依据。现行铁路综合视频监控系统的智能化程度较低,内容分析手段主要依靠人工观测。随着视频采集点数量的增多、监控强度的提升,客运站点监控视频的人为解读与决策容易出现纰漏和失误,难以应对潜在的众多突发异
多排桩作为一种有效的波屏障,在环境减隔振中已得到广泛应用。然而,考虑多排桩的周期特征,引入固体物理学中的周期理论研究排桩屏障的减振特性,却是近十多年的事。目前,关于周期波屏障的研究大多局限于单相土,对饱和土中周期波屏障的研究则很有限。而且,这些研究通常采用实频散分析方法,也忽略了材料的粘性。同时,为了简化分析,未考虑移动荷载特征对周期屏障减隔振性能的影响。然而,已有研究发现,材料粘性、移动荷载的频