高性能熱塑性復合材料因其具有良好的耐熱性、較高的斷裂韌性、優(yōu)異的沖擊損傷容限以及易成型和可循環(huán)利用而成為大型客機次承力構件的首選材料,其耐熱性的優(yōu)勢使得其常被用于某些具有特殊溫度需求的零部件之上（如發(fā)動機面板）,但此時熱塑性復合材料勢必會承受溫度和機械載荷的耦合作用,從而大大增加了其結構評價和失效分析的復雜性。雖然目前針對高溫環(huán)境下熱塑性復合材料力學性能的研究已經(jīng)開展了部分工作,但受相關理論發(fā)展不充分以及研究經(jīng)驗少的限制,有關熱塑性復合材料的高溫力學性能退化機制和失效機理尚未明確,尤其是針對可產(chǎn)生復雜破壞模式的壓縮和沖擊載荷工況。為此本文采用試驗、理論和數(shù)值分析方法對機織碳纖維增強聚苯硫醚復合材料（CF/PPS）高溫壓縮性能和沖擊損傷模式進行分析,其重點在于分析高溫環(huán)境下CF/PPS復合材料的力學性能退化本質和不同尺度下?lián)p傷模式,進而為其在高溫環(huán)境下的應用提供數(shù)據(jù)積累和技術參考。本文首先采用差示掃描量熱分析儀（DSC）和動態(tài)熱機械分析儀（DMA）對CF/PPS復合材料的熱性能進行研究,分析其相變轉化過程及模量隨溫度的變化規(guī)律,并根據(jù)材料的玻璃化溫度確定試驗溫度。分別對CF/PPS復合材... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：153 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 熱塑性復合材料的壓縮損傷模式研究
        1.2.2 熱塑性復合材料的開孔壓縮損傷模式研究
        1.2.3 熱塑性復合材料的低速沖擊損傷模式研究
        1.2.4 熱塑性復合材料壓縮和低速沖擊行為的理論和數(shù)值方法
    1.3 存在的主要問題
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第2章 CF/PPS復合材料高溫壓縮損傷模式分析
    2.1 引言
    2.2 CF/PPS復合材料材料的壓縮試驗件及試驗方法
        2.2.1 壓縮試驗件
        2.2.2 壓縮試驗方法
    2.3 CF/PPS復合材料的熱性能研究
        2.3.1 熱性能測試方法
        2.3.2 熱性能測試結果
    2.4 CF/PPS復合材料的高溫壓縮力學響應研究
    2.5 溫度對CF/PPS復合材料壓縮損傷模式影響
        2.5.1 基體狀態(tài)分析
        2.5.2 損傷模式分析
        2.5.3 局部損傷分析
    2.6 CF/PPS復合材料開孔試件高溫壓縮力學響應研究
    2.7 溫度對CF/PPS復合材料開孔試件壓縮損傷模式影響
        2.7.1 開孔壓縮損傷模式分析
        2.7.2 孔邊局部損傷分析
    2.8 CF/PPS復合材料高溫壓縮模量和壓縮強度預報
        2.8.1 基于常規(guī)熱力學模型的模量和強度預報結果
        2.8.2 考慮冷結晶現(xiàn)象的高溫模量預報方法
    2.9 本章小結
第3章 CF/PPS復合材料高溫壓縮有限元分析
    3.1 引言
    3.2 CF/PPS復合材料的損傷模型
        3.2.1 材料損傷本構關系
        3.2.2 損傷準則及損傷演化
        3.2.3 材料剪切非線性
        3.2.4 界面損傷模型
    3.3 CF/PPS復合材料壓縮有限元模型及有限元分析結果
        3.3.1 壓縮有限元模型
        3.3.2 材料壓縮行為的有限元分析結果
    3.4 CF/PPS復合材料開孔試件極限承載能力的影響因素分析
    3.5 本章小結
第4章 室溫環(huán)境下CF/PPS復合材料的沖擊損傷模式分析
    4.1 引言
    4.2 室溫環(huán)境下CF/PPS復合材料的低速沖擊試驗件及試驗方法
        4.2.1 沖擊試驗件
        4.2.2 低速沖擊試驗方法
    4.3 室溫環(huán)境下CF/PPS復合材料的沖擊力學響應研究
        4.3.1 沖擊能量對材料沖擊力的影響
        4.3.2 沖擊能量對材料沖頭速度變化的影響
        4.3.3 沖擊能量對材料吸能特性的影響
    4.4 沖擊能量對CF/PPS復合材料沖擊損傷模式影響
        4.4.1 沖擊能量對凹痕深度的影響
        4.4.2 沖擊能量對損傷形貌的影響
        4.4.3 沖擊能量對損傷面積的影響
    4.5 室溫環(huán)境下CF/PPS復合材料的低速沖擊載荷計算
        4.5.1 基于Hertz接觸理論的能量平衡方程
        4.5.2 沖擊損傷耗能
        4.5.3 沖擊載荷計算結果
    4.6 本章小結
第5章 CF/PPS復合材料高溫環(huán)境沖擊損傷模式分析
    5.1 引言
    5.2 高溫環(huán)境下低速沖擊試驗件及試驗方法
    5.3 CF/PPS復合材料高溫環(huán)境低速沖擊力學響應研究
        5.3.1 溫度對沖擊力的影響
        5.3.2 溫度對沖頭速度變化的影響
        5.3.3 溫度對吸能特性的影響
    5.4 溫度對CF/PPS復合材料沖擊損傷模式影響
        5.4.1 溫度對凹痕深度的影響
        5.4.2 溫度對表面損傷形貌的影響
        5.4.3 溫度對內(nèi)部損傷形貌的影響
        5.4.4 溫度對損傷面積的影響
    5.5 CF/PPS復合材料高溫環(huán)境沖擊載荷計算
    5.6 本章小結
結論
參考文獻
攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
[1]寬體噴氣式客機發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢[J]. 陳黎,楊新軍.  航空科學技術. 2014(08)
[2]高性能熱塑性復合材料在大型客機結構件上的應用[J]. 張婷.  航空制造技術. 2013(15)
[3]淺談纖維復合材料與中國大飛機[J]. 張興金,鄧忠林.  纖維復合材料. 2009(02)
[4]先進復合材料與航空航天[J]. 杜善義.  復合材料學報. 2007(01)

博士論文
[1]C/PPS復合材料成型工藝參數(shù)及高溫典型力學行為分析[D]. 王時玉.哈爾濱工業(yè)大學 2018

碩士論文
[1]碳纖維織物增強聚苯硫醚基復合材料成型工藝及性能[D]. 姜正飛.東華大學 2014
[2]連續(xù)碳纖維增強聚苯硫醚層壓復合材料制備及性能研究[D]. 陳旭清.華東理工大學 2013
[3]熱塑性復合材料纖維鋪放成型加熱和冷卻工藝技術研究[D]. 馬巖.哈爾濱工業(yè)大學 2012



本文編號：3461284