【摘要】：本文選用單向T700/6240碳纖維增強復合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,簡稱CFRP)預浸料,通過熱壓成型工藝制備層合板。利用低速沖擊實驗,研究不同沖擊能量下,層合板的損傷形式及損傷機理。利用ABAQUS有限元軟件,建立T700/6240復合材料層合板低速沖擊模型,通過對比仿真結果與實驗數(shù)據(jù),分析模型誤差并對幾何模型進行修正,最終建立適用于全能量場的低速沖擊模型�；谠摰退贈_擊模型,研究玻璃纖維、凱夫拉纖維混雜及層間增韌方法對復合材料層合板抗沖擊性能的影響。低速沖擊實驗結果表明,沖擊能量由10J增至25J,T700/6240復合材料層合板的最大載荷由4230N增長至7538N,當沖擊能量大于18J之后,層合板最大載荷增長放緩,故認為本文制備的T700/6240層合板沖擊閾值出現(xiàn)在18J附近�；贏BAQUS有限元軟件,采用三維Hashin損傷判據(jù)建立模型,在三種沖擊能量下,最大載荷誤差均小于19%,沖頭最大位移誤差均小于14%,模型滿足建模精度。研究不同種類纖維混雜對層合板抗沖擊性能的影響,得到玻璃纖維混雜的最佳位置為外層混雜,最佳混雜比為1/6,較單一碳纖維層合板,沖頭最大位移提升7.58%,臨界穿透能增長1.7%。同時對于凱夫拉纖維混雜,得到其最佳混雜位置為外層混雜,最佳混雜比為1/6,較單一碳纖維層合板,最大載荷提升了2.73%,最大位移增大7.16%,且纖維層損傷總面積減小28.20%。對于層間增韌方法而言,層合板抗沖擊性能優(yōu)化效果最佳的方案為中間增韌12層。具體表現(xiàn)為該種層合板的最大載荷提升6.26%,沖頭最大位移提升7.23%,同時纖維層損傷面積減小25.90%。增韌膜的加入使得層合板的能量釋放率增大,通過塑性屈曲的形式提供更大的變形,進而吸收更多的沖擊能量。
【圖文】：

料抗沖擊性能優(yōu)化的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀料抗沖擊性能實驗及仿真領域發(fā)展至今，已有眾多國內(nèi)外專家學者對復合材料的沖擊研究方法主要可以分為實驗和仿真兩種。低速沖擊實驗方面曲線，分析低速沖擊機理：高峰[16]等通過表征低速沖擊實驗之間的關系，發(fā)現(xiàn)分層損傷起始時刻與該曲線上出現(xiàn)首個明 1-1 所示。

圖 1-2 橫向沖擊裝置示意圖 圖 1-3 不同混雜比載荷-時間曲線G. H. Majzoobi 等[43]人對比了Kevlar/環(huán)氧樹脂復合材料和Kevlar 織物在沖擊條件下的行為，發(fā)現(xiàn)織物在沖擊條件下具有較高的延展性，而 Kevlar/環(huán)氧樹脂復合材料中的樹脂會以栓子的形式使破壞機制由韌性變?yōu)榇嘈�。Periyasamy Manikandan 等[44]通過實驗和仿真相結合的方法研究了單層板能量吸收對纖維-金屬層合板損傷的貢獻，發(fā)現(xiàn)脆性面沖擊試樣比延性面沖擊試樣沖擊能量吸收小，表現(xiàn)出較少的集中損傷。由于纖維混雜層合板的制備工藝復雜，碳纖維及混雜纖維的成本高昂，單純通過實驗方法優(yōu)化層合板抗沖擊性能有一定的限制性，在此情況下，仿真方法就因其高效、低成本的優(yōu)點，在層合板抗沖擊性能優(yōu)化方面做出了極大的貢獻。楊斌等[45]基于熱壓成型工藝制備了玻璃纖維-碳纖維混雜復合材料層合板，結合仿真云圖發(fā)現(xiàn)，沖擊引起的應力在碳纖維層中的分布區(qū)域要明顯大于在玻璃纖維中的分布區(qū)域。Supriya Kunwar 等[46]利用 ABAQUS 軟件，對玻璃纖維、碳纖維和凱夫拉纖維組成的層合板進行錐形沖頭的
【學位授予單位】：中國民航大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB332;TB115

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 吳國清;潘英才;張宗科;黃正;;超輕纖維金屬層合板的研究進展[J];航空制造技術;2016年Z2期

2 程小全,趙龍,張怡寧;縫合復合材料可用性——簡單層合板的基本性能[J];北京航空航天大學學報;2003年11期

3 陳綱,桂良進,酈正能,寇長河;縫紉層合板低速沖擊損傷有限元分析[J];航空學報;2002年01期

4 何陵輝;層合板應力的一種簡單計算方法[J];復合材料學報;1994年03期

5 郭吉坦;;用變分原理推導復合材料薄層合板的非線性彎曲方程[J];大連鐵道學院學報;1987年03期

6 黃黔;雜交能變分原理及層合板三維理論的基礎——分析復合材料層間應力的新方法[J];應用數(shù)學和力學;1988年07期

7 單輝祖,楊乃文;用解析-數(shù)值混合法分析層合板的孔邊應力[J];航空學報;1988年01期

8 李實,唐羽章;〔0_m/90_n〕_s層合板最大承載能力預測[J];宇航材料工藝;1988年04期

9 王穎堅;離散罰函數(shù)法在層合板穩(wěn)定性計算中的應用[J];力學與實踐;1988年03期

10 袁龍江,王興業(yè);[0/90]s層合板雙軸載荷強度特性研究[J];固體火箭技術;1988年02期

相關會議論文 前10條

1 周曄欣;黃爭鳴;;新的極限強度判據(jù)和剛度衰減對橋聯(lián)理論模擬層合板精度的改善[A];復合材料力學的現(xiàn)代進展與工程應用——全國復合材料力學研討會論文集[C];2007年

2 張培偉;熊峰;王東平;;雙向編織碳纖維層合板的振動破壞[A];中國力學大會——2013論文摘要集[C];2013年

3 崔達;李道奎;;基于層間混雜拉剪耦合層合板的彎扭耦合結構[A];中國力學大會論文集（CCTAM 2019）[C];2019年

4 宮文然;陳金龍;;含分層損傷復合材料(CFRP)層合板結構屈曲和后屈曲力學行為研究[A];中國力學大會-2015論文摘要集[C];2015年

5 黃堯;龍連春;;激光燒蝕碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料層合板的數(shù)值模擬[A];北京力學會第21屆學術年會暨北京振動工程學會第22屆學術年會論文集[C];2015年

6 卿尚波;晏麓暉;;纖維層合板抗彈性能數(shù)值模擬分析[A];第18屆全國結構工程學術會議論文集第Ⅲ冊[C];2009年

7 杜萌;耿謙;李躍明;;考慮溫度梯度效應層合板的動態(tài)特性研究[A];中國力學大會-2015論文摘要集[C];2015年

8 蘇羅丹;楊慶生;;基于內(nèi)聚力模型的金屬層合板復合材料損傷分析[A];北京力學會第18屆學術年會論文集[C];2012年

9 王建國;郭琳;;簡支壓電壓磁層合板問題的分析[A];第十二屆全國結構工程學術會議論文集第Ⅰ冊[C];2003年

10 程小全;邵世綱;鄒健;張紀奎;酈正能;;含孔縫紉層合板拉—拉疲勞性能的試驗研究[A];提高全民科學素質、建設創(chuàng)新型國家——2006中國科協(xié)年會論文集（下冊）[C];2006年

相關博士學位論文 前10條

1 肖琳;CFRP層合板低速沖擊行為與損傷機理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2019年

2 馬小敏;強動載荷下纖維-金屬層合板及其增強梯度夾芯結構的力學行為[D];太原理工大學;2019年

3 宋丹龍;CFRP結構干涉連接區(qū)域損傷萌生機理與控制方法研究[D];西北工業(yè)大學;2016年

4 聶慧慧;Al/Mg/Al層合板的微觀組織結構和熱變形行為[D];太原理工大學;2017年

5 宮文然;含分層損傷復合材料（CFRP）層合板結構屈曲和后屈曲力學行為研究[D];天津大學;2015年

6 王向陽;復合材料層合板結構的可靠性優(yōu)化和魯棒優(yōu)化研究[D];華中科技大學;2004年

7 謝昱;層合板的應力分析及其剝離[D];清華大學;1988年

8 王丹勇;層合板接頭損傷失效與疲勞壽命研究[D];南京航空航天大學;2006年

9 田爽;玻璃纖維增強鋁合金層合板低速沖擊損傷特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

10 辛士紅;纖維增強樹脂基復合材料層合板抗侵徹性能數(shù)值模擬研究[D];中國科學技術大學;2015年

相關碩士學位論文 前10條

1 胡筠曄;非對稱鋪層復合材料層合板多穩(wěn)態(tài)特性研究[D];南京航空航天大學;2019年

2 馬成;復合材料纖維曲線鋪放層合板減振性能分析[D];南京航空航天大學;2019年

3 封橋橋;復合材料單邊彎針縫合頭設計及層合板力學性能研究[D];南京航空航天大學;2019年

4 孫一凡;Z-pin增強復合材料開孔層合板抗壓和抗沖擊性能研究[D];南京航空航天大學;2019年

5 李鵬;復材層合板多釘螺接釘載分配和強度預測方法的研究[D];南京航空航天大學;2019年

6 王良秀;基于修正偶應力理論的Reddy層合板的熱穩(wěn)定性分析[D];沈陽航空航天大學;2019年

7 王煥捷;不銹鋼-碳鋼扇形層合板激光圓弧掃描彎曲實驗及模擬[D];大連理工大學;2019年

8 王勃;基于EIT的CFRP層合板結構損傷檢測系統(tǒng)研究[D];中國民航大學;2019年

9 張剛;濕熱環(huán)境下復合材料膠接修理振動特性分析[D];中國民航大學;2019年

10 吳悅雷;基于有限元仿真的CFRP復合材料抗沖擊性能優(yōu)化[D];中國民航大學;2018年

，

本文編號：2591676