格柵夾層承力筒結構的破壞理論與試驗研究

《格柵夾層承力筒結構的破壞理論與試驗研究》是依託河海大學，由范華林擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：格柵夾層承力筒結構的破壞理論與試驗研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：范華林
• 依託單位：河海大學

項目摘要

課題主要採用工藝設計、結構製備、理論分析和試驗研究等方法，針對先進複合材料格柵夾層承力筒結構的強度、破壞理論和最佳化設計方法等內容進行系統研究。結合新型紡織格柵結構和傳統纏繞格柵結構，設計製備新型纖維增強複合材料格柵夾層承力筒結構。針對承力筒結構分別進行軸向壓縮、扭轉和壓彎耦合、振動等條件下的力學分析與試驗研究，系統研究結構的力學性能。研究先進複合材料輕質格柵夾層結構在複雜應力狀態下的破壞模式，理論預測各種破壞模式的強度計算公式，提出一定載荷條件下平衡結構各類破壞模式的最佳化設計方法。通過研究，在1、基於格柵複合材料開發點陣夾層承力筒結構；2、格柵夾層承力筒結構的多模式破壞理論及其最佳化設計理論和方法；3、格柵夾層結構的等效振動理論等方面取得創新成果。

結題摘要

在自然科學基金資助下，針對碳纖維格柵夾層複合材料承力筒結構進行了系統研究。課題主要採用工藝設計、結構製備、理論分析和試驗研究等方法，針對先進複合材料格柵夾層複合材料承力筒結構的強度、破壞理論和最佳化設計方法等內容進行了系統研究。設計製備了多種新型碳纖維增強複合材料格柵夾層承力筒結構，包括：等各向同性碳纖維格柵夾層複合材料承力筒、正交碳纖維格柵夾層複合材料承力筒、雙向碳纖維波紋點陣夾層複合材料承力筒、碳纖維波紋夾層複合材料承力筒、碳纖維格柵加筋複合材料承力筒結構等。發展了多種碳纖維格柵複合材料承力筒製造工藝，包括：纖維纏繞與二次共固化成型、模壓與二次共固化成型、分瓣與二次共固化成型等工藝。研究了格柵夾層承力筒開口補強、複合材料法蘭一體成型、複合材料修復等工藝技術。針對碳纖維格柵夾層板進行了平壓、側壓、剪下、拉伸及三點彎曲試驗，針對碳纖維格柵夾層複合材料承力筒進行了自由振動與軸向承壓試驗，揭示了了碳纖維格柵夾層複合材料板殼的破壞模式及承載力。建立碳纖維格柵夾層複合材料結構的等效力學模型，基於整體屈曲、蒙皮皺曲、格柵屈曲、強度破壞等破壞模式建立了軸向壓縮、圍壓、扭轉等條件下碳纖維格柵夾層複合材料承力筒的多模式破壞理論和結構承載力預測方法。 培養博士研究生6名（1名畢業），培養碩士研究生10名（9名畢業）。結合研究發表SCI論文55篇，獲得江蘇省科技進步一等獎和江蘇省力學科技獎一等獎。結合研究，先後承擔航天一院、八院基金課題。為航天一院某型號設計製造碳纖維格柵夾層承力筒結構，通過相關試驗驗證，減重達到30%。