孔口縫合補強復合材料層合板漸進損傷

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基于厚板理論和材料的參數(shù)退化準則,以三維hashin準則作為失效判據(jù),研究了一種考慮z向應力復合材料層壓板結(jié)構(gòu)的漸進失效計算方法,發(fā)展了復合材料中厚尺度含孔層壓板漸進失效模型。使用abaqus軟件的用戶材料子程序umat,編寫材料屬性程序,建立含孔復合材料厚板的漸進失效分析模型,較好地預測了復合材料層壓板的損傷擴展過程,并預測的極限強度與復合材料層壓板開孔拉伸標準試驗的試驗數(shù)據(jù)吻合較好,驗證了該模型在預測復合材料層壓板極限強度上的有效性,該模型在對網(wǎng)格劃分的簡化極大地提高了計算效率。

針對含孔有限寬復合材料層合板的應力集中問題,提出一種計算孔邊應力分布及應力集中因子的方法:先利用經(jīng)典層板理論,將復合材料層合板化歸為各向異性板;再將各向異性板等效轉(zhuǎn)換為一偏軸拉伸的單向纖維層板;最后利用含孔偏軸單向板的孔邊應力計算公式來分析一般鋪層層合板孔邊應力集中情況。根據(jù)所推導的計算公式,分析討論了板寬/孔徑比、鋪層比例、鋪層方式、材料性能參數(shù)等因素對孔邊應力集中的影響。

為了更加準確地對雙軸向纖維增強復合材料在雙向載荷作用下的強度進行預測,本文針對tsai-wu強度理論進行了理論分析和實驗研究。首先,討論tsai-wu張量準則在雙向纖維增強復合材料中的應用問題,并確定用雙軸拉伸實驗來測定準則其中的一個強度參數(shù)f12。其次,采用數(shù)值模擬方法,結(jié)合taguchi實驗設(shè)計方法對十字形試件進行外形設(shè)計和參數(shù)優(yōu)化,得到了中心應力水平高、過渡區(qū)域應力集中系數(shù)小的十字形試件。最后,對十字形試件進行不同載荷比的雙軸拉伸實驗,通過實驗數(shù)據(jù)計算得到強度參數(shù)f12,并擬合了該材料應力平面第一象限的強度包絡線。研究結(jié)果表明,經(jīng)實驗數(shù)據(jù)修正后的tsai-wu強度包絡線能夠準確地反映出材料的強度特性。

以漸進損傷方法和雙線性內(nèi)聚力模型為理論基礎(chǔ),結(jié)合abaqus6.8用戶子程序usdfld對軸向拉伸載荷作用下軸棒法c/c復合材料的破壞模式及載荷進行了預測,對比了試驗結(jié)果與預測結(jié)果。結(jié)果表明:本方法可以準確預測軸拉載荷作用下軸棒法c/c復合材料的破壞模式。

復合材料層合板下陷是飛機結(jié)構(gòu)中應用廣泛的典型結(jié)構(gòu)細節(jié)。以下陷長深比、相同方向下陷區(qū)間距、兩個不同方向下陷區(qū)間距為下陷區(qū)設(shè)計變量,建立參數(shù)化有限元模型；通過下陷應力應變分布、初始失效和最終承載能力分析,確定各設(shè)計變量對下陷區(qū)結(jié)構(gòu)力學性能的影響,并進行參數(shù)化設(shè)計。分析結(jié)果表明:下陷區(qū)結(jié)構(gòu)最先發(fā)生損傷的部位為下陷區(qū)轉(zhuǎn)折處；合理的下陷參數(shù)設(shè)計變量取值為長深比b/a≥20、主受力方向上兩個下陷區(qū)間距a/h≥12、不同方向上兩個下陷區(qū)間距c/a_(min)≥1.5。

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復合材料在靜態(tài)和動態(tài)載荷作用下的損傷形式是十分復雜的,精確的模型能更深刻地揭示復合材料的損傷機理。以hahn和tsai提出的單向損傷模型為基礎(chǔ)建立了剛度遞降關(guān)系,運用上述剛度遞降關(guān)系給出了一個疲勞壽命算例,計算數(shù)據(jù)與試驗結(jié)果較為吻合,相對誤差分別為7.72%和8.79%。結(jié)果表明:材料在循環(huán)加載作用下的損傷過程大體上可以分為兩個階段;通過保留泰勒級數(shù)展開二次項,能準確模擬出材料的"突然死亡"行為。

對含孔復合材料層合板的破壞模式和拉伸強度進行了研究,考查了孔的直徑和形狀對層合板強度的影響.通過實驗研究,測量出含孔層合板的強度.利用有限元軟件abaqus的子程序usdfld建立了逐漸損傷失效模型,對層合板的強度進行了數(shù)值模擬.研究結(jié)果表明,數(shù)值模擬得到的強度值和實驗測量的強度值吻合較好,文中建立的數(shù)值模型可以有效地預測含孔層合板的強度.

含孔復合材料層合板的壓縮性能研究-論文

板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是一種受力性能合理、技術(shù)經(jīng)濟效益良好的新型空間結(jié)構(gòu)形式。本文結(jié)合復合材料力學理論和復合材料結(jié)構(gòu)力學(板殼理論),采用組合結(jié)構(gòu)有限元對復合材料層合板自身的強度和主要影響因素進行全面和深入的研究,研究復合材料板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的受力性能,為復合材料板錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計和層合板鋪層設(shè)計提供理論上的依據(jù),得出了可應用于工程實踐的重要結(jié)論。

根據(jù)近年來復合材料層合板和加筋壁板的沖擊損傷特性及損傷容限方面的研究文獻,從試驗研究和理論分析兩方面綜述了其研究進展。將含沖擊損傷復合材料層板壓縮強度分析方法分為五類:宏觀唯象法、子層屈曲法、開口等效法、軟化夾雜法、累積損傷法,并分析了各類方法的特點和存在的問題。最后對有待進一步研究的問題作了展望。

平面編織復合材料層合板低速沖擊后的拉伸性能

為使frp結(jié)構(gòu)在太空交變溫度場下的熱穩(wěn)定性能要求,研究了面內(nèi)二維零熱膨脹混雜復合材料層合板設(shè)計理論.采用細觀力學方法和經(jīng)典層合板理論,分析層合板的纖維含量、混雜比及其鋪層角等對層合板熱膨脹系數(shù)的影響規(guī)律.建立了層內(nèi)混雜復合材料層合板面內(nèi)二維熱膨脹系數(shù)設(shè)計理論.理論分析和實驗結(jié)果表明,合理設(shè)計復合材料層合板的纖維含量、混雜比及其鋪層,可以實現(xiàn)面內(nèi)二維零膨脹.

爆炸載荷下復合材料層合板的抗沖擊性能-論文

為了制備具有良好隔音性能的層合復合材料,以滿足住宅隔斷時隔音及節(jié)省空間的需要,以常用的松木壓制板為基材,玻璃纖維增強聚氯乙烯隔音材料為芯層,設(shè)計制備了幾種層合結(jié)構(gòu)的隔音復合材料。采用雙聲道聲學分析儀,對制備樣品的隔音性能進行測試和分析。結(jié)果表明:制備的2cm厚的層合隔音板的隔音量大于30db,能夠滿足一般場合的隔斷需要,且在面密度和厚度相同的條件下,層合方式對隔音性能有明顯的影響,非對稱結(jié)構(gòu)優(yōu)于對稱結(jié)構(gòu);不同層合方式的隔音復合板對不同波段的隔音性能有所不同,可以根據(jù)使用場合的需要,設(shè)計制備不同的隔音板。

應用細觀力學理論研究顆粒增強復合材料界面損傷問題，分析顆粒界面局部開裂與均勻開裂同時存在時材料彈性性能的改變，討論損傷顆粒形狀對材料有效彈性模量的影響。所有分析結(jié)果均以顯式給出，以便于研究者參考及工程應用。

對t700/9368光滑板及兩種孔徑的含孔層合板進行了拉-拉疲勞試驗,測量試件剛度隨加載周期的衰減規(guī)律,并利用超聲波c掃描和破壞斷口分析方法,對t700復合材料的疲勞損傷機理進行分析。根據(jù)彈性模量法建立了層合板疲勞累積損傷模型,并從平均應力準則概念出發(fā),建立了含孔層合板的疲勞累積損傷模型。將試驗數(shù)據(jù)運用最小二乘法擬合后代入疲勞損傷模型,得到t700/9368光滑板及含孔板疲勞壽命的具體計算公式,應用公式預測了在不同應力水平下的層合板疲勞壽命,與試驗結(jié)果的吻合良好。

沉頭螺栓連接因具有改善釘載分配不均勻性,保持結(jié)構(gòu)表面光滑等優(yōu)點,在飛行器復合材料表面結(jié)構(gòu)連接中得到了廣泛應用。但是國內(nèi)外對于沉頭連接釘載分配卻少有研究,通過abaqus軟件建立復合材料層合板與金屬沉頭螺栓多釘連接三維有限元模型,計算沉頭連接的釘載分配情況。對比凸頭連接的載荷分配結(jié)果發(fā)現(xiàn):沉頭連接對釘載分配有一定的改善作用,且金屬板厚度的改變對沉頭螺栓載荷分配影響很小。

塑料逐步取代了一些傳統(tǒng)材料，如金覆等。在這一過程中，纖維增強材料的使用推動了這一趨勢的進一步發(fā)展。本文闡述了纖維怎樣與塑料更有效地復合。

復合材料機械連接層合板孔邊應力集中研究 作者：鄭潔，李龍彬，錢超 作者單位：鄭潔,李龍彬(第一飛機設(shè)計研究院強度設(shè)計研究所,西安,710089)，錢超(第一飛機設(shè)計研究院結(jié)構(gòu)設(shè)計 研究所,西安,710089) 刊名： 航空工程進展 英文刊名：advancesinaeronauticalscienceandengineering 年，卷(期)：2012,3(4) 本文鏈接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/periodical_hkgcjz201204010.aspx

將基于單層板理論的逐漸累積損傷強度預測方法推廣用于含孔二維機織復合材料層合板的強度預測,建立了含孔二維機織復合材料層合板的逐漸累積損傷強度預測方法。并在ansys軟件平臺上開發(fā)了相應的參數(shù)化二維機織復合材料含孔層合板逐漸累積損傷強度預測程序,對兩種孔徑兩種鋪層的含孔二維機織復合材料層合板的強度進行預測,并對其損傷擴展規(guī)律進行了分析。經(jīng)與試驗結(jié)果對比表明本文所建立的強度預測方法效果良好。