短纤维增强复合材料力学性能仿真主要研究材料的各向异性和纤维分布,但是对其粘弹性、动态应变率和断裂失效研究较少。基于Hill 1948屈服准则和韧性断裂失效准则,开发了表征短纤维增强复合材料力学性能的材料仿真卡片。采用Ls-dyna显示模块开展了不同纤维方向和应变率单轴拉伸试验以及三点弯曲试验的仿真,结果与试验具有很高的吻合度,开发的材料卡片很好的表征了材料的力学性能。该研究为短纤维增强材料的碰撞仿真提供了可借鉴的模拟方法。

针对电缆埋入纤维增强复合材料板的热应力问题,建立了纤维增强复合材料板三维有限元分析模型,选定常温与树脂软化温度区间(25~80)℃,利用ANSYS软件模拟计算了构件在均匀温度场中由于各层部件之间的热膨胀系数差异而引起的热应力,并对模拟结果进行了分析,为优化埋入复合材料的电缆结构中电缆型号与密度提供了依据。分析结果表明构件最大热应力与热载荷成正比,出现在树脂富集区与复合材料界面处;电缆间距为(8~10)mm时热应力会出现极大值,之后随着间距的增大而逐渐减小;构件不同区域最大热应力不同,但均出现在结构的边缘和夹角处;在热环境下埋入电缆的构件最大变形量比未埋入电缆时降低了约5%,因此若要保持足够的对准精度则需要考虑电缆的埋入密度。研究结论对设计复合材料板电缆埋入结构具有一定的参考价值和指导意义。

针对复合材料埋入电缆后力学性能的变化,基于电缆与复合材料一体化成型机理,采用理论分析结合有限元仿真分析法,分析电缆埋入复合材料后对构件应力分布的影响,然后利用改进的遗传算法对构件参数进行优化设计。研究结果表明,电缆直径增大,构件受载后的应力值也随之增大;电缆位于构件几何中心时,构件的力学性能最佳;电缆间距较小时,应力集中较明显。基于数学关系模型,利用改进遗传算法得到的优化工艺参数为单层铺层厚度0.20 mm,埋入电缆直径0.60 mm,绝缘层厚度0.06 mm,电缆中心与构件边缘距离3.5 mm。根据构件结构参数最优组合值求解出的最大剪切应力为496.92 MPa。研究结果对于提高埋入电缆后的构件性能具有重要工程借鉴意义。

为了探究高温损伤对纤维增强复合材料(FRP)约束混凝土轴压应力-应变模型的影响规律,本文基于多个现有FRP约束常温未损伤混凝土轴压应力-应变设计型模型和已有试验数据,建立了FRP约束高温损伤混凝土应力-应变设计型模型。结果表明,基于TENG提出的模型,经修正比例系数和常温未约束混凝土的抗压强度而建立的设计型模型预测精度较好。

针对纵横向性能差异较大的纤维增强复合材料构件采用机械连接时,材料的弱方向也可能承受较大拉力作用的现实,设计了6组对比试验,研究了单螺栓连接时接头边距/孔径比的变化对其破坏模式与破坏荷载的影响规律并结合有限元对破坏机理进行了分析。结果表明：材料弱方向受拉的复合材料机械连接接头极容易发生孔边拉断破坏;增大边距/孔径比并不能控制接头不发生孔边拉断破坏,并且接头破坏荷载随边距/孔径比的增大逐渐趋于稳定。复合材料的弹脆性力学特点、孔边应力集中以及孔边应力分布随边距/孔径比的增大趋于稳定是以上试验现象发生的本质原因。

以往对形状记忆合金结构振动控制的研究通常限于均匀对称外铺层SMA驱动器的情况，而对其他驱动器布局方式研究较少。本文通过理论分析和实验测试对SMA驱动器在复合材料主动控制中的布局进行研究，除了对振动抑制进行研究外，还对利用SMA驱动器对结构进行激励进行了探讨，最后指出了SMA驱动器在应用上存在的问题和相应的改进方法。

超高压水切割技术应用于碳纤维等纤维增强复合材料切割加工,射流压力和工作流量的工况参数是高质高效切割复合材料的重要前提条件。探讨了纤维增强复合材料水切割机理和射流工况参数,介绍了500MPa压力级的纤维复合材料水切割射流发生装置参数计算,阐述了射流发生装置主要结构,运用有限元分析方法校核射流发生装置主要部件,通过计算、分析和试验表明射流发生装置满足切割射流工况要求。