成丽娟[1]2004年在《复合材料性能参数的计算机预测》文中进行了进一步梳理复合材料自出现至今，由于具有常规材料不可比拟的许多优异性能，已经在很多领域中得到了广泛的应用，其中，最显着的优点一其微观组织结构的可设计性，更使它成为材料科学研究的重点。在复合材料的各种性能中，有效刚度系数和热膨胀系数作为表征复合材料力学性能和物理性能的重要参数，对先进复合材料的设计与开发有着重要的影响作用，但目前在国内尚缺乏依据模拟的复合材料微观组织结构来预测材料性能这方面的研究工作，基于这一现状，本文在运用已开发的软件ProDesign的基础上，通过计算机模拟技术，模拟了复合材料的虚拟微观组织结构，预测了在机械一热载荷复合载荷作用下，各种复合材料模型材料的有效刚度系数和有效热膨胀系数，并运用数理统计的方法，探寻复合材料微观组织结构与其刚度系数、热膨胀系数之间有可能存在的、材料本身固有的内在联系。对有效刚度系数预测结果进行分析后发现：每种复合材料模型材料的刚度系数C11、 C12、 C44均随着增强相材料体积份额Vf的增大而增大，它们之间有很好的线性回归关系；此外，对于不同类型的复合材料模型材料，复合材料刚度系数与组分材料的刚度系数、弹性模量和各向异性比之间均有有规律的数值对应关系。但是基体材料的平均晶粒尺寸D对复合材料刚度系数的几乎没有影响。对有效热膨胀系数分析后得出：每种复合材料模型材料的热膨胀系数α11、p22、 α33与Vf之间的对应关系不一致，而且没有一定的规律；此外，对于不同类型的复合材料模型材料，复合材料热膨胀系数与组分材料的热膨胀系数、刚度系数、各向异性比，复合材料模型材料的有效刚度系数和各向异性比之间具有规律性较强的数值对应关系。但是同刚度系数的分析结果一样，基体材料的平均晶粒尺寸D对复合材料热膨胀系数几乎没有影响．
任淮辉[2]2009年在《复合材料微观组织结构的计算机设计》文中提出随着科学技术的日新月异,工程应用中对材料性能的要求愈来愈来高,对材料服役条件愈来愈苛刻,对工程构件服役寿命的估算也日益严格。一些传统的材料已经不能满足各种极端条件下的需求,这就要求我们拓展思路、改进方法设计适用于各种工程环境下作业的先进材料,并对设计出的新型先进材料的材料性能、失效行为进行有效地预测与评估。近年来,伴随计算科学的迅猛发展,计算机技术在各学科领域内得到广泛的应用。当前,国内外许多学者以计算机仿真与数值计算为手段将计算机技术成功运用于材料科学,以弥补传统材料设计与制备的不足。通过各种算法设计实现材料微观组织结构的数字化仿真与数值化模拟已经成为利用计算机技术研究材料科学的主要研究趋势,并逐步演化为一门崭新的学科——材料微结构计算学。“数字材料”技术是材料设计、性能预测与评估材料服役行为计算机化的关键手段,它被用来支撑跨尺度／跨时度的材料的微结构及其演化过程的可视化表达、表征、模拟与虚拟推演,从而实现材料微观组织结构状态的可设计、可推演、可预测。同时,伴随着材料微观组织结构状态的数字化过程,材料微结构的数值化处理技术的应用亦显得十分重要。数字化过程是对一种状态的翻译过程,而数值化过程就是对一种状态的处理过程。“数值材料”技术是“数字材料”技术成功走进材料科学领域最基本的前提,亦是“材料微结构计算学”的基础,其作用是依据材料微观组织结构之几何结构、组成物结构、或相结构做出有效地数值计算,“数值材料”技术为定量分析材料微结构奠定了基础。在实现对材料微结构进行数值计算的基础上,还可以实现材料微结构的虚拟失效分析,从而系统地建立一套推演多元多相异质体材料微结构虚拟失效过程、评估微结构虚拟失效状态的科学方法,开发一套较为实用的计算机软件,最终创建一整套“微结构组成物几何结构-微结构组成物材料性能-材料结构弱点特性-微裂纹扩展行为-材料损伤后性能-微结构失效状态”数据库平台。围绕上述问题,本文分别结合金属基复合材料、树脂基复合材料以及碳-碳编织复合材料在航空航天领域中的广泛应用,以“数字材料”技术为先导,用于表征具有各种复杂几何形貌的复合材料微观组织结构,以“数值材料”技术为核心,用于实现材料微结构在各种工况条件下的数值模拟与虚拟失效分析,从而实现不同复合材料微观组织结构设计与数值计算的研究工作。钛基复合材料(TMCs)以其高的比强度、比刚度和抗高温特性而成为超高音速宇航飞行器和下一代先进航空发动机的候选材料。随着航空工业的飞速发展,常规的钛及钛合金已不能满足要求,需要开发新的高性能钛合金以满足更高的要求,因此研究问题的焦点由常规钛合金转向金属间化合物、由固溶强化钛合金转向钛基复合材料,钛基复合材料主要分为颗粒增强和纤维增强2大类,当低密度、高模量、高强度的增强相加入到钛基体合金中,复合材料的比强度、比模量和蠕变强度等材料性能都有较大的提高,可以满足航空工业的需要。本文以开发的材料微观组织结构仿真软件ProDesign为基础,构造出钛基复合材料微结构的“代表性体积单元块”,并结合C++程序设计、Python脚本语言,对商业有限元软件ABAQUS的前后处理进行二次开发,实现钛基复合材料微结构的有限元网格划分与细观力学计算,并根据材料微结构力学计算的数值解,预测钛基复合微结构材料材料性能,识别“材料结构弱点”,评估微裂纹(群)的启裂、扩展,推演“微结构虚拟失效”行为。先进树脂基复合材料由于其比强度和比刚度高、可设计性强、抗疲劳断裂性能好、耐腐蚀、结构尺寸稳定性好以及便于大面积整体成形的独特优点,已经在航空、航天等领域得到广泛应用。先进树脂基复合材料基体的主要成分是聚合物,可分为热塑性树脂和热固性树脂两大类,环氧树脂是一种最常见的热固性树脂,具有形式多样、固化方便、黏附力强、收缩性低、良好的力学与电学性能、化学稳定性好等一系列优异的性能,环氧树脂最大的弱点就是韧性较差,固化后的树脂耐冲击性能差,容易裂开,因此作为航空高性能复合材料应用时,需要对其进行增韧改性。对于按照不同TP/TS (Thermoplastic/Thermoset)配比制备的环氧树脂基复合材料微结构具有不同相结构,本文结合北京航空材料研究院提供的实验数据,以原位共混工艺制备的增韧环氧树脂基复合材料为基础,采用计算机仿真的方法,表征实验观测到的原位共混增韧体系相结构,研究其组分配比与粒径分布、粒间距之间的关系,并通过有限元法的数值模拟,预测所制备的树脂基复合材料的力学性能。叁维碳-碳编织复合材料以整体编织预成型件作为增强材料,不需缝合和机械加工,具有明显的性能可设计性与良好的综合性能指标,如较高的强度、刚度和较好的抗冲击性、耐烧蚀性等,所以受到工程界的普遍关注,成为航空、航天领域的重要材料。本文分别通过对六方、四方纤维束以及叁向缎布穿刺等叁维碳-碳编织复合材料微观组织结构进行设计,表征不同编织材料微结构的“重复性单元块”(RUC),对构造的材料微结构进行具体的工况分析,预测其不同方向的弹性模量、拉伸强度以及热膨胀系数等材料性能。并在此基础上,利用刚度为零的材料单元表征编织复合材料微结构内的缺陷,研究不同类型缺陷对弹性模量的影响。
王桂英[3]2013年在《高压玻璃钢管成型工艺及失效预测研究》文中认为高压玻璃钢管具有比强度高、比刚度高、耐高压、耐腐蚀、使用寿命长且易实现机械化、自动化等一系列优点,在石油、化工和海洋等领域得到越来越广泛的应用,其优异的力学性能和独特的内固化成型工艺一直受到极大的关注,如何实现高压玻璃钢管管体缠绕、固化和力学性能分析一体化是目前急待解决的问题。本文基于这一要求,完成了以下几方面的研究工作：首先,针对高压玻璃钢管体内加热式固化成型的特点,建立了高压玻璃钢管固化过程的二维有限元模型,采用了变性方法来构建导热系数矩阵,开发了有限元代码对高压玻璃钢管的固化过程进行了数值模拟,揭示了沿管体厚度方向的温度和固化度变化规律以及纤维体积比对固化温度产生的影响。数值模拟结果表明：该有限元模型能真实地反应高压玻璃钢管体的固化过程,为科学地制定固化工艺提供理论依据。其次,用微分几何理论推导出高压玻璃钢管体缠绕成型的非测地线缠绕轨迹、包角方程及绕丝头运动方程,用有限元分析软件ANSYS中的APDL参数化设计语言编制的程序可进行缠绕过程的动态仿真数值模拟,得到的数据可直接用于两轴数控缠绕机进行缠绕。在计算过程中,比较了经典的微分几何方法和工程中常用的平面假设理论得到的芯模中心转角的差异,结果表明：按微分几何得到的线型与测地线接近,能更好地发挥纤维的力学性能,该方法可大大提高高压玻璃钢管体的结构效率。第叁,进行了叁个部分的试验研究工作,(1)对4种不同纤维体积含量的单向板进行了纵向拉伸和压缩强度、纵向拉伸模量、横向拉伸和压缩强度、横向拉伸模量、泊松比、面内剪切强度和剪切模量等力学性能参数的测试,根据试验结果求取了各力学参数的回归方程；(2)对2种工作压力分别为8.6MPa和15.5MPa的高压玻璃钢管体进行了失效压力测试试验；(3)对高压玻璃钢管体的纤维体积含量进行了整体测试和分层测试,为高压玻璃钢管失效强度的数值预测及分析提供了充分的试验参考依据。最后,针对高压玻璃钢管体材料的力学性能分布不均匀的特点,根据蔡-吴(Tsai-wu)失效准则,采用常规失效分析方法和逐步失效分析方法,借助于通用有限元软件ANSYS的APDL参数化设计语言,编程模拟2种不同压力等级的管体层合板在加载过程中的失效强度并将预测结果同试验结果进行对比,结果表明：(1)高压玻璃钢管体的逐渐失效过程是由管体外层向内层逐层进行的,内层的富树脂层相当于弹性体,可产生比较大的变形量,能承受更大的内压力；(2)常规失效分析,由于只考虑了管体最内层失效的压力,忽视了其它各层失效后的剩余刚度,其预测值均低于实测失效压力的平均值,8.6MPa管体和15.5MPa管体预测误差分别为为5.5%和6.5%,偏于保守。(3)逐渐失效分析则充分考虑了各层板失效后的剩余刚度,其预测值高于实测失效压力的平均值,8.6MPa管体和15.5MPa管体预测误差分别为2.9%和2.0%,更为合理。(4)高压玻璃钢管体层板的最终失效不是由纤维断裂导致的,而是由于树脂基体的失效引起的,这一点充分说明了高压玻璃钢管的内固化工艺在管体内表面形成的富树脂层大大提高管体的承载能力。本项目的研究,不仅为高压玻璃钢管管体的缠绕、固化和力学性能的设计和分析提供理论依据和试验基础,同时也为其它玻璃纤维/环氧复合材料制品的设计和制造提供宝贵的资料,具有很大的实用参考价值。
邵将[4]2008年在《叁维编织陶瓷基复合材料刚度模型及刚度性能分析研究》文中认为叁维编织陶瓷基复合材料(CMCs)具有诸多优异的高温力学性能,逐渐替代高温合金材料在航空航天热端部件得到越来越广泛的应用。由于叁维编织CMCs的细观结构复杂,以及CMCs力学性能分析的不成熟,再加上叁维编织CMCs由于其特有的成型工艺造成纤维性能的改变,界面层、空洞又使得问题复杂化,目前国内外对叁维编织CMCs的刚度性能研究很少。因此,开展叁维编织CMCs力学性能研究具有重要的理论意义和工程价值。本文主要进行了以下几方面的研究:(1)提出叁维纵横步进编织预制件及复合材料结构的仿真方法并开发叁维纵横步进编织的仿真系统。基于纵横步进编织的编织原理,通过引入编织图的概念,首先采用数学中集合和置换理论建立编织模式与方格阵之间的数学模型,将编织过程转换为数学运算过程,随后开发叁维编织物空间形状和位置数据的设计计算程序,并通过Bezier曲线拟合纱线路径,从而建立叁维四步法编织预制件及复合材料的计算机仿真方法;随后,利用Visual C++ 6.0并以UG NX2.0为仿真平台开发纵横步进编织的仿真系统。(2)将叁细胞模型改进并发展提出叁维编织CMCs的细观几何模型。模型包括内部单胞、两种表面单胞和棱角单胞叁种单胞类型,通过详细分析各单胞中纤维束走向来考虑纤维束内部的弯曲,通过描述界面层对纤维细观尺寸的影响来考虑纤维表面沉积的界面层结构,通过在各类单胞内引入平均纱线填充因子来考虑纤维束内部的挤压情况。在此基础上推导编织工艺参数以及模型结构参数之间的关系。(3)建立叁维编织CMCs的拉压刚度模型。模型考虑纤维束之间的孔洞以及纤维就位性能的影响。在分析时首先根据组分性能确定叁种单胞类型中的单向复合材料杆的刚度矩阵,然后得到各单胞在整体复合材料坐标系下的刚度矩阵,进而采用刚度平均化方法求解叁维编织CMCs的总刚度矩阵。随后对叁维编织C/SiC复合材料刚度性能进行预测,通过与试验结果比较,验证所建立模型的正确性。(4)应用本文提出的拉压刚度模型,数值分析研究纤维体积含量和编织角对叁维编织CMCs各类单胞刚度性能的影响规律;数值分析研究纤维体积含量、编织角、试件编织体列数、界面层厚度以及孔洞体积含量等细观结构参数对叁维编织CMCs刚度性能的影响规律;并分析研究基体性能、纤维性能等组分材料性能参数对叁维编织CMCs刚度性能的影响。(5)提出叁维编织CMCs的弯曲刚度模型。将复合材料结构分为上、下表面层和内部层,推导各层的刚度矩阵,并基于材料力学相关理论建立弯曲刚度矩阵。随后对叁维编织C/SiC复合材料弯曲模量进行预测,通过与试验结果比较,验证所建立模型的正确性。随后进一步研究各细观结构参数以及材料组分性能对弯曲刚度的影响。
张庐陵[5]2009年在《竹纤维复合材料的组织设计、制备与性能研究》文中提出课题在研究竹纤维的结构与性能及所选基体材料的特点与性能的基础上,用竹纤维与树脂基体制备成不同的竹纤维复合材料,并对其拉伸、压缩、弯曲和冲击等性能进行了系统地测试研究,研究发现所制备的竹纤维复合材料的力学性能,开始随着竹纤维的含量增加而增加达到一定程度时又开始下降,说明纤维的增强作用有峰值存在。论文研究丰富了复合材料的理论体系。针对目前学术界很少研究复合材料的热物理特性的情况,课题首次提出热物理性能设计模型,并使用这个模型对所制备出的典型竹纤维复合材料进行了导热系数、比热等热物理特性的测试和理论分析,结果表明实际测量数据与课题研究出的理论模型吻合得很好;更出乎意料的是,该模型不仅仅只能预测热物理性能而且还可对其它非热物理特性如泊松比和模量等性能进行预测分析,理论计算结果与实际试验结果有很高的一致性。由于影响竹纤维复合材料性能的因素很多也很复杂,所以作者将模糊理论引入到竹纤维复合材料的研究中,得出了多因素输入对纤维复合材料性能输出的影响模型,并提出了纤维复合材料逆向设计问题和解决办法,理论模型对指导竹纤维复合材料的试验分析研究和实际工程应用取得了良好的效果。为了指导理论研究和实际生产,课题对竹纤维增强热固性、热塑性树脂基复合材料的成型传热过程运用有限元法进行模拟分析,并得出相关模型。
宋广兴[6]2007年在《基于均匀化理论非编织碳/碳复合材料力学性能数值研究》文中进行了进一步梳理C／C复合材料作为理想的高温结构材料，其优异的高温性能和力学性能越来越受到重视，并在航空航天领域得到了广泛的应用。C／C复合材料的性能与纤维的类型、增强方向、编织方式以及基体碳的微观结构等因素密切相关。由于碳／碳复合材料制造周期长、成本高、工艺复杂，因而通过实验，分别测定它们的力学性能去进行方案的选优是不现实的。最合理的方法是对各种不同织物结构的C／C复合材料先进行理论预报，在理论上定性选定织物结构后，再投资进行材料的工艺优化研究，以节省投资和缩短研制周期，实现复合材料—设计—工艺—评价一体化。本文运用近年来倍受关注的均匀化理论，结合有限元法，对非编织C／C复合材料的宏观等效性能进行了数值预报，对细观结构应力进行了数值模拟与分析，得到了一些对该材料优化设计具有一定指导意义的结果。 首先，本文以渐进展开均匀化理论为基础，将均匀化理论与有限元相结合，建立了用来预测非编织C／C复合材料等效弹性参数的均匀化有限元方程，实现了宏细观的有效结合。 其次，针对CVI工艺制备的单向增强及非编织C／C复合材料，运用均匀化方法和有限元相结合的方法对其等效弹性参数进行了预报与分析。论文首先分别建立了单向增强及非编织C／C复合材料的细观结构模型，针对单胞的周期性边界条件，在前人的基础上通过等效处理使其在胞元一级得到了满足，建立了等效周期性边界条件，即所谓的固定边界条件。然后，分别对上述两类材料的等效弹性参数进行了预测，并与文献及实验结果进行了比较，验证了均匀化有限元法的有效性。接着考察了两种细观结构模型下相材料参数的选取对1D C／C复合材料等效性能参数的影响，发现随着碳纤维体积分数的增加，该材料的等效弹性模量单调增加，而泊松比则有所下降。在此基础上，进行了二次均匀化计算，分析了纤维体积分数、纤维取向角及基体性能等参数对平纹及斜纹碳布迭层细编穿刺C／C复合材料等效性能参数的影响，探讨了它们之间的相互制约和耦合作用的影响，提出了应合理选取各细观结构参数，一定程度上为实现该材料的优化设计奠定基础。此外，分析了单胞模型存在缺陷时对该材料性能的影响。 最后，对单向增强及非编织C／C复合材料的细观应力场分布进行了数值模拟，分析了细观参数及结构变化对应力场的影响，此外，对单胞存在缺陷时的细观应力场进行了模拟，得到了一些有意义的结果。
寇兴才[7]2013年在《编织型复合材料力学性能预测及飞机风挡抗鸟撞性能分析》文中提出复合材料技术是一项具有跨时代意义的关键技术,在一定程度上,先进复合材料的研究水平和应用程度是一个国家科技发展水平的代表,特别是在飞机制造业,先进的复合材料在各种先进的飞机上应用广泛。随着航空事业的不断进步,飞机的飞行包线及飞机数量日益增多,因而飞机风挡的抗鸟撞性能成为了飞机设计所关心的关键力学性能之一。在复合材料及飞机风挡设计制造领域,先进的数字化设计制造技术和计算机辅助工程(CAE)技术等得到了广泛应用。本研究利用本课题组特色技术,参照国家／行业标准,利用大型商用有限元软件ABAQUS做为建模分析平台,使用Python语言编写程序脚本,对某型飞机蒙皮CKFR-PMCs编织型层合结构复合材料的力学性能进行了预测,并对某型民用飞机风挡的抗鸟撞性能进行了分析。使用ABAQUS有限元软件建立了测试相关力学性能试验的数值模型和鸟体模型,使用Python语言编写脚本程序,实现了编织型层合结构复合材料有限元模型中增强纤维体积分数的控制以及程序批处理功能,仿真了包括拉伸／压缩试验、弯曲性能试验、层间剪切强度试验、纵横剪切试验在内的复合材料基本力学试验以及飞机主、侧风挡受到鸟体撞击后的破坏情况,预测了编织型层合结构复合材料的力学性能参数,为飞机蒙皮的实际应用提供了理论指导。仿真了飞机风挡受到鸟体撞击后的形变状况,预测了飞机风挡不被鸟体完全破坏的临界飞行角度。本文对编织型层合结构复合材料的力学性能预测给出了较为完整的思路与方法,同时对飞机风挡抗鸟撞性能分析过程给予了较为详细的介绍。对于尺寸各异、性能各异、含量各异、铺设角度各异以及工况各异的编织型层合结构复合材料的力学性能参数预测具有一定的通用性。对于飞机风挡受到鸟体撞击的数值分析方法具有一定的参考性,对于飞机安全飞行具有一定的指导意义。
郭海[8]2015年在《基于信息处理技术的聚酰亚胺基薄膜结构检测与性能研究》文中指出近年纳米电介质已成为国内外学术及应用领域研究热点,在纳米电介质制备、结构表征、性能测试等方面取得大量研究成果。由于纳米电介质涉及无机和有机材料复合,多种因素影响复合材料微结构和性能。目前,纳米电介质研究存在以下问题:主要采用一元统计分析方法分析性能,而多种因素对电气性能影响的研究较少;设计与制备采用实验法,效率低、成本高。针对以上问题,本文将信息处理技术应用到纳米电介质研究中,利用支持向量机分类器、主成分分析、集成回归模型等方法,检测识别聚酰亚胺基复合薄膜类型,分析和预测复合薄膜的电气性能。测试不同颗粒和组分单层聚酰亚胺基复合薄膜耐电晕特性,利用多元统计分析中的主成分分析研究影响耐电晕性能的主要因素。对纳米颗粒比表面积、介电常数等7种因素进行协方差计算、对角化处理,由相关矩阵得到影响因素排序。结果表明,影响复合薄膜耐电晕性关键因素为无机颗粒比表面积。比表面积大的颗粒掺杂可以显着提高复合薄膜耐电晕性。主成分分析法为选择掺杂纳米颗粒种类、制备新型纳米电介质提供理论依据。利用SEM获取表面纹理特征,结合Adaboost和极限学习机两种分类器对掺杂纳米颗粒种类和组分检测;结果表明,对于PI/MMT+TiO2、PI/BaTiO3、PI叁种薄膜检测识别平均精度分别0.980,对于组分15wt%、20wt%、25wt%叁种PI/BaTiO3复合薄膜检测识别平均精度为0.924。SAXS提取单层和多层聚酰亚胺基纳米复合薄膜的内部结构特征,使用Puk核的支持向量机分类器对单层和叁层薄膜检测识别。通过相应的信息处理技术可对复合薄膜层数、掺杂颗粒种类和组分识别检验,对比研究表明,本文模型识别效果优于其他模型。利用集成学习的思想构建SGBS集成回归模型和RF-MLP集成回归模型分别预测聚酰亚胺基复合薄膜的击穿场强和介电损耗性能。SGBS集成回归模型利用Stochastic Gradient Boosting方法将10个SMO-SVR构建一个强预测模型,击穿场强预测结果:MAE为14.2598、RMSE为19.6840、RAE为22.2600%、RRSE为25.0100%。RF-MLP集成回归模型利用随机森林方法将10个感知机神经元网络构建一个强预测模型,介电损耗预测结果:MAE为0.0007、RMSE为0.0013、RRSE为32.0972%。两个模型预测值与测量值误差小,均优于现有预测模型。研究结果表明,信息处理技术引入纳米电介质研究,减少实验和测试数量,优化材料设计,降低研发成本,为新型纳米电介质材料设计、制备提供有力支持。
张辛[9]2013年在《复合材料连续管结构优选研究及力学分析》文中研究表明连续管技术在油田提高采收率、降低成本方面具有很大优势，目前已经在美国、加拿大等国家得到了应用。连续管是连续管技术中的关键环节，其质量和寿命决定了油井作业的成效。复合材料连续管还处于发展初期，尚有许多问题需要解决。针对复合材料的特点和连续管作业的特殊要求，通过对复合材料连续管多层结构的设计和分析，得到合理的复合材料连续管结构，并对复合材料连续管进行寿命预测，为国产复合材料连续管的开发奠定一定的基础。本文对几种纤维铺设角度的玻璃纤维复合材料试样进行了拉伸试验，得到了玻璃纤维环氧树脂复合材料的性能数据，并将试验数据和理论计算结果进行比较，验证了复合材料弹性性能的方向依赖性，为后面的结构设计和有限元分析提供了性能参数的数据支持。在现有力学理论研究基础上，将复合材料区别于普通各向同性材料的本构方程代入管柱动力学分析中，根据连续管钻井的实际工作状态，建立了钻井过程中复合材料连续管的动力学间隙元模型，并通过动力间隙元弹性模量的变化来模拟钻柱与井壁的接触碰撞问题。针对钢质连续管易腐蚀破坏的缺陷，设计了一种叁层结构的复合材料连续管。外层为保护层，起防腐防磨作用，内层为内衬层，起防腐防渗漏的作用，中间层为结构层，是钻井过程中拉力、压力和振动的主要承受层。对结构层进行不同角度纤维的铺层设计，并建立有限元模型，分析了不同受力状态下不同角度的纤维铺设层的应力状态和更为理想的铺设方式，得到了适用于钻井工况的复合材料连续管结构，验证了复合材料制造连续管的可行性和性能的优越性。结合复合材料疲劳性能的研究方法与连续管疲劳失效行为的理论分析，将材料性能参数在加载过程中的衰减规律和适用于复合材料的非线性累积损伤理论引入连续管疲劳寿命分析之中，建立了适用于复合材料连续管的疲劳寿命预测模型，通过编制软件，计算了复合材料连续管的疲劳寿命，分析了不同参数对其寿命的影响，提出了提高复合材料连续管使用寿命的方法。并对复合材料与普通钢质材料连续管的疲劳寿命进行了比较分析，结果证明，复合材料连续管的疲劳寿命较之钢质连续管有所提高。为了避免夹持机构对连续管造成机械损伤，对注入头夹持块的结构和夹持能力进行了分析研究。以常用的叁种结构夹持块为研究对象，分别建立了夹持块与连续管之间的接触模型，对夹持块与连续管之间的接触应力和挤压应力进行比较，并分析不同圆周包角时，接触应力和挤压应力的变化规律，得到了不同结构较为理想的圆周包角度数。
陆翠敏[10]2003年在《纳米材料数据库系统的研制与开发》文中研究指明根据纳米材料的资料特点及数据库系统的应用效果,探讨了建立纳米材料数据库系统的必要性及其意义,基于数据库系统的设计特点,提出了纳米材料数据库系统的设计方案。研制的数据库系统分叁部分,包括:基本知识的综述部分、成果展示部分和辅助技术开发部分。根据设计方案进行了相关资料(包括基本知识资料、实验资料、性能预测资料)的收集与加工。在基本知识资料的的收集加工中,制成了纳米材料数据库系统的的基本库表,并在作者允许的范围内首次给出了最为全面的几个库表(比如纳米材料制备方法、制备因素等)。在实验资料的收集加工中,经理论和实验分析,提供了在纳米材料的八种制备方法中影响制备过程和制备性能的最佳因素控制值,并建立相应的数据库表,同时根据控制因素的取值原则建立了相应的知识库。在性能预测资料的收集加工中,本文根据纳米材料的微观结构建立了一种组合模型,并通过模型对纳米材料的力学、热学性能参数的尺寸效应进行研究,进而建立了相应性能—粒径公式。通过计算机与已有的实验数据比较,验证了所建立模型的合理性和所给出公式的可靠性。研制的纳米材料数据库系统具有以下功能。通过纳米材料数据库系统中的基本知识综述模块,可以进行纳米材料基本知识的查询。通过成果展示模块可以进行纳米材料相关成果、发表的文章、科研项目以及专利的查询。纳米材料辅助技术开发模块包括纳米材料的资料录入、材料查询、制备预测专家系统和性能预测。通过制备预测专家系统可以对因控制控制因素值变化而使得制备结果可能的变化进行预测。此专家系统的建立使研究人员对纳米材料的制备技术的理论分析大有裨益,对实验结果导向的预测成为可能。利用性能预测模块可以通过计算机程序对各种力学、热学性能参数进行尺寸效应的理论计算。纳米材料数据库系统的的建立将为纳米材料的研究和进一步开发提供服务平台。最后,通过溶胶凝胶法制备纳米氧化铝粉体的实验对数据库系统的实用性进行了检验,检验结果表明:数据库的运行结果与实验结果基本符合。
参考文献：
[1]. 复合材料性能参数的计算机预测[D]. 成丽娟. 兰州理工大学. 2004
[2]. 复合材料微观组织结构的计算机设计[D]. 任淮辉. 兰州理工大学. 2009
[3]. 高压玻璃钢管成型工艺及失效预测研究[D]. 王桂英. 东北林业大学. 2013
[4]. 叁维编织陶瓷基复合材料刚度模型及刚度性能分析研究[D]. 邵将. 南京航空航天大学. 2008
[5]. 竹纤维复合材料的组织设计、制备与性能研究[D]. 张庐陵. 南京林业大学. 2009
[6]. 基于均匀化理论非编织碳/碳复合材料力学性能数值研究[D]. 宋广兴. 西北工业大学. 2007
[7]. 编织型复合材料力学性能预测及飞机风挡抗鸟撞性能分析[D]. 寇兴才. 兰州理工大学. 2013
[8]. 基于信息处理技术的聚酰亚胺基薄膜结构检测与性能研究[D]. 郭海. 哈尔滨理工大学. 2015
[9]. 复合材料连续管结构优选研究及力学分析[D]. 张辛. 中国石油大学（华东）. 2013
[10]. 纳米材料数据库系统的研制与开发[D]. 陆翠敏. 河北理工学院. 2003