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摘要:
碳纤维增强聚合物(CFRP)铝合金粘接板作为一种轻质高强的材料,被广泛用在飞机、汽车、高速列车等轻量化结构上。研究首先基于纤维/基体微观尺度建立代表性体积单元(RVE)单胞模型,预测单向CFRP的基本弹性力学参数,并通过RVE模型施加宏观单位载荷计算宏-微观应力放大系数。其次考虑纤维基体微观失效准则与演化规律,开发复合材料宏-微观渐进损伤演化程序,再结合金属与复合材料粘接面的损伤模型,建立多尺度损伤机制的CFRP铝合金粘接板冲击仿真模型,并通过实验验证了数值模型的准确性与可靠性。最后通过数值模拟对CFRP铝合金粘接板在不同纤维铺层角度与不同纤维体积分数下的抗冲击行为进行参数化研究,结果表明纤维铺层方向对粘接板的抗冲击力学性能影响不大,而纤维体积分数对结构的冲击行为影响较大。
摘要:

作为首次尝试,采用增量微分求积单元法(IDQEM)开展了功能梯度材料(FGM)夹层板的一维非线性瞬态传热分析。夹层板组分材料的热工参数随空间位置变化,且具有温度依赖性。基于IDQEM,沿层界面将夹层板划分为3个空间子域,同时将整个受热过程划分为若干时间子域。采用微分求积技术对任一时间子域内的控制方程、初始条件、界面条件及边界条件进行离散处理。由于所获得的离散方程建立在不同区域的节点上,因此对方程进行修改并将其表示为矩阵形式,以便它们可以建立在同一区域中。采用Kronecker积将联立的矩阵方程转化为一系列代数方程组,并采用Newton-Raphson迭代法近似求解,即可获得单个时间子域内的温度解。由于每个时间子域的初始条件可由上一个时间子域最终时刻的温度分布决定,因此从第一个时间子域逐渐递推到最后一个子域,即可获得整个受热过程的温度分布。数值算例验证了本方法的快速收敛性,与已有文献的解析和数值结果的对比验证了本方法的正确性。最后,讨论了热工参数温度依赖性、体积分数指数及热边界条件对FGM夹层板温度分布的影响。