發(fā)布時間：2020-11-17 11:09

　　 碳纖維增強樹脂基復合材料(CFRP)由于具有優(yōu)異的材料性能,已在各種工程領(lǐng)域中得到廣泛應用。在碳纖維增強樹脂基復合材料的漸進失效分析過程中會產(chǎn)生多種損傷模式,如纖維斷裂、基體開裂、層間分層等,這些損傷模式之間相互影響,互為誘因,給復合材料結(jié)構(gòu)的承載性能分析帶來極大困難。因此本學位論文基于連續(xù)介質(zhì)損傷唯象分析理論,深入了解復合材料損傷機理,建立適用于碳纖維增強樹脂基復合材料層合板的損傷力學模型。本學位論文首先針對復合材料損傷本構(gòu)模型的構(gòu)建方法進行系統(tǒng)地總結(jié)。在綜合相關(guān)文獻的基礎(chǔ)上,根據(jù)連續(xù)介質(zhì)損傷力學理論,結(jié)合非線性本構(gòu)關(guān)系和試驗研究結(jié)果,系統(tǒng)地建立了描述碳纖維增強樹脂基復合材料層合板結(jié)構(gòu)漸進失效分析的三維損傷力學模型。層內(nèi)損傷損傷力學模型以Hashin準則作為纖維發(fā)生損傷起始時刻的判斷準則,以Puck準則作為基體發(fā)生損傷起始時刻的判斷準則;損傷模式分為纖維拉伸損傷,纖維壓縮損傷,基體拉伸損傷,基體壓縮損傷;使用基于斷裂能韌性的材料性能衰減模型計算損傷發(fā)生后的材料的性能;在基體發(fā)生損傷時,分別對橫向的損傷變量和剪切的損傷變量進行重新定義,同時考慮了兩者之間的耦合效應,并采用了彈塑性的非線性本構(gòu)關(guān)系。通過對大型商業(yè)有限元程序的二次開發(fā)實現(xiàn)本學位論文提出的新的層內(nèi)損傷力學模型。該模型層間損傷力學模型采用內(nèi)聚力模型,并結(jié)合二次名義應力準則預測分層的起裂,通過B-K模型預測分層造成的材料性能退化。該模型對單向板偏軸壓縮和中心開孔層合板進行數(shù)值分析,算例的預報結(jié)果與文獻報道試驗結(jié)果吻合良好,驗證了其合理性和有效性。最后采用該碳纖維增強數(shù)值及復合材料的損傷力學模型,結(jié)合試驗表征,建立了T700碳纖維復合材料的損傷力學模型,其數(shù)值結(jié)果與層合板拉伸試驗結(jié)果相符。本學位論文建立的碳纖維增強樹脂基復合材料損傷力學模型,可以有效地應用于碳纖維增強樹脂基復合材料層合板結(jié)構(gòu)的承載性能分析中,對于工程人員進行復合材料漸進損傷分析具有重要的理論指導意義和工程應用價值。
【學位單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TB332
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 碳纖維增強樹脂基復合材料層內(nèi)失效分析
        1.2.2 碳纖維增強樹脂基復合材料層間分層模擬
        1.2.3 碳纖維增強樹脂基復合材料損傷力學模型實驗研究
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
2 碳纖維增強樹脂基損傷力學模型的理論基礎(chǔ)
    2.1 CFRP層內(nèi)損傷力學模型
        2.1.1 應力計算
        2.1.2 失效準則
        2.1.3 材料性能退化模型
    2.2 CFRP層間分層損傷分析
        2.2.1 內(nèi)聚力模型
        2.2.2 虛裂紋閉合技術(shù)
    2.3 本章小結(jié)
3 CFRP損傷力學模型的數(shù)值分析模型
    3.1 Abaqus有限元軟件及其子程序VUMAT
    3.2 新的CFRP層內(nèi)的損傷力學模型
        3.2.1 CFRP層內(nèi)損傷的失效準則
        3.2.2 新的CFRP層內(nèi)損傷的材料性能衰減模型
        3.2.3 損傷本構(gòu)方程
        3.2.4 非線性本構(gòu)關(guān)系
        3.2.5 單元特征長度的計算
    3.3 CFRP層間的內(nèi)聚力模型
    3.4 CFRP損傷力學模型的漸進失效分析流程
    3.5 算例驗證
        3.5.1 單向板偏軸壓縮
        3.5.2 中心開孔層合板拉伸
    3.6 本章小結(jié)
4 T700碳纖維增強樹脂基復合材料損傷力學模型及實驗
    4.1 T700碳纖維增強樹脂基復合材料力學性能實驗
        4.1.1 實驗標準
        4.1.2 實驗儀器介紹
    4.2 實驗現(xiàn)象
        4.2.1 0°單向板拉伸實驗
        4.2.2 0°單向板壓縮實驗
        4.2.3 90°單向板拉伸實驗
        4.2.4 90°單向板壓縮實驗
        4.2.5 V形槽開口剪切實驗
        4.2.6 層合板拉伸實驗
    4.3 實驗結(jié)果分析
        4.3.1 力學性能參數(shù)結(jié)果
        4.3.2 DIC方法和電測方法結(jié)果對比分析
        4.3.3 非線性應力應變關(guān)系分析
    4.4 T700碳纖維增強樹脂基復合材料損傷力學模型
    4.5 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況
致謝
參考文獻

【參考文獻】

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本文編號：2887434