本文關(guān)鍵詞：FRP拉擠型材層間斷裂力學(xué)性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)因其比強(qiáng)度高、比剛度大、可設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)首先被應(yīng)用于航空工業(yè),近年來(lái)逐步運(yùn)用于建設(shè)工程領(lǐng)域。隨著高性能纖維生產(chǎn)成本的大幅度下降、產(chǎn)品性能漸趨穩(wěn)定,纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的應(yīng)用范圍更加廣泛,需求量也顯著增加。復(fù)合材料用量的增加促進(jìn)了復(fù)合材料力學(xué)的發(fā)展。為保證復(fù)合材料使用的可靠性,必須解決其破壞規(guī)律及強(qiáng)度準(zhǔn)則問(wèn)題,因此復(fù)合材料斷裂力學(xué)就成為大家最關(guān)心的研究課題之一。眾所周知,線彈性斷裂力學(xué)對(duì)預(yù)示均質(zhì)各向同性材料的斷裂規(guī)律取得了極大的成功。但是對(duì)于纖維復(fù)合材料這樣的非均質(zhì)各向異性材料,線彈性斷裂力學(xué)只在極有限的情況適用。FRP拉擠型材是由單層板組成的層合結(jié)構(gòu)材料,層間斷裂是其主要的損傷形式。目前主要采用宏觀力學(xué)中的經(jīng)典層合板理論對(duì)該材料進(jìn)行強(qiáng)度和破壞研究。隨著層合板厚度的增加,僅假設(shè)材料處于平面應(yīng)力狀態(tài)而忽視材料實(shí)際處于三維應(yīng)力狀態(tài)且層間應(yīng)力較大的客觀情況已然不合實(shí)際。本文提出了一種新的非線性斷裂分析模型,并運(yùn)用該模型研究厚型纖維增強(qiáng)復(fù)合材料Ⅰ型斷裂破壞。這種分析模型采用三維細(xì)觀力學(xué)模型分析裂紋擴(kuò)展過(guò)程中所呈現(xiàn)出來(lái)的非線性材料行為。本文通過(guò)裂紋試樣的斷裂試驗(yàn)來(lái)預(yù)測(cè)和驗(yàn)證極限荷載和裂紋擴(kuò)展行為。試驗(yàn)中的試樣為市場(chǎng)上常用的玻璃纖維／環(huán)氧樹脂厚型FRP拉擠型復(fù)合材料,試驗(yàn)結(jié)果可以證明非線性本構(gòu)關(guān)系模型分析材料斷裂行為的適用性。試驗(yàn)采用偏心荷載,單邊切口拉伸(ESE(T))即緊湊拉伸試樣測(cè)量拉擠型復(fù)合材料Ⅰ型斷裂韌度。材料非線性和裂紋擴(kuò)展等因素對(duì)材料性能的影響可以通過(guò)上述模型進(jìn)行分析研究。材料的正交各向異性對(duì)應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響可通過(guò)虛擬裂紋閉合法求解。試驗(yàn)和理論分析計(jì)算結(jié)果支持采用ESE (T)試樣測(cè)量材料的Ⅰ型斷裂韌度。本研究的實(shí)驗(yàn)和分析結(jié)果所形成的公式可以作為材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的斷裂分析的參考工具。同時(shí)還通過(guò)三點(diǎn)彎曲斷裂試驗(yàn)以及斷裂能的逆推公式確定了斷裂能與縫高比、裂縫尖端寬度的線性擬合關(guān)系,并建立了材料的雙線性軟化關(guān)系模型參數(shù)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的方程。
【關(guān)鍵詞】：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 三維細(xì)觀力學(xué)模型 非線性本構(gòu)關(guān)系 斷裂響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU599
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 1 緒論7-23
• 1.1. 研究背景7-11
• 1.1.1 FRP拉擠型材材料及其種類7
• 1.1.2 FRP拉擠型材的制造方法7-8
• 1.1.3 FRP拉擠型材的構(gòu)造形式8-10
• 1.1.4 FRP材料及其工藝特點(diǎn)10-11
• 1.2. 文獻(xiàn)綜述11-19
• 1.2.1. 本節(jié)引論11-12
• 1.2.2. 國(guó)內(nèi)研究綜述12-16
• 1.2.3. 國(guó)外研究綜述16-19
• 1.3. 研究?jī)?nèi)容19-20
• 1.4. 技術(shù)路線20-21
• 1.5. 研究意義21-23
• 2 材料特性及本構(gòu)關(guān)系模型23-33
• 2.1. 材料簡(jiǎn)介23-24
• 2.2. 細(xì)觀力學(xué)模型應(yīng)用公式24-28
• 2.2.1. 粗紗層代表單元26-27
• 2.2.2. 雙軸布代表單元模型27-28
• 2.2.3. 數(shù)值計(jì)算方法28
• 2.3. 材料試驗(yàn)28-29
• 2.4. 細(xì)觀力學(xué)模型校準(zhǔn)29-30
• 2.5. 初始剛度和非線性響應(yīng)的預(yù)測(cè)30-33
• 3 Ⅰ型斷裂韌性分析33-41
• 3.1. 試驗(yàn)裝置和試件制備33-37
• 3.2. 材料正交各向異性的影響37-40
• 3.3. 本章小結(jié)40-41
• 4 材料軟化關(guān)系研究41-49
• 4.1. 計(jì)算模型41-43
• 4.1.1. 雙線性軟化本構(gòu)關(guān)系41-42
• 4.1.2. 斷裂能的確定42-43
• 4.2. 三點(diǎn)彎曲斷裂試驗(yàn)43-48
• 4.2.1. 試驗(yàn)材料與試件制作43-44
• 4.2.2. 試驗(yàn)裝置44
• 4.2.3. 試驗(yàn)結(jié)果分析44-48
• 4.3. 本章小結(jié)48-49
• 5 結(jié)論和進(jìn)一步的研究49-51
• 5.1. 結(jié)論49-50
• 5.2. 下一步研究方向50-51
• 參考文獻(xiàn)51-57
• 個(gè)人簡(jiǎn)介57-58
• 導(dǎo)師簡(jiǎn)介58-59
• 獲獎(jiǎng)成果目錄59-60
• 致謝60

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4 任，

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