Z-pin增強技術(shù)是在層合板厚度方向植入金屬棒或者碳纖維棒以提升復合材料層間斷裂韌性,增強抗分層能力的復合材料增強技術(shù),由于其成本低,增強效果好,受到國內(nèi)外專家重視。在工程實際中復合材料結(jié)構(gòu)的分層往往是I+II型斷裂形式共同存在下的混合斷裂模式,因此研究Z-pin增強復合材料I+II型混合斷裂韌性并分析在混合斷裂模式下Z-pin的增強機理有十分重要的工程意義。通過DCB試驗與ENF試驗分別研究了碳纖維樹脂基復合材料層合板層間I型斷裂韌性與II型斷裂韌性。對Z-pin增強碳纖維樹脂基復合材料黏結(jié)結(jié)構(gòu)進行了三點彎曲試驗,分析了不同Z-pin直徑及單位寬度不同Z-pin植入數(shù)量對復合材料黏結(jié)頭斷裂韌性的影響。試驗結(jié)果表明:(1)脫膠失效過程由I型斷裂主導控制但同時含有II型斷裂,Z-pin的破壞以拔出為主。(2)增加Z-pin直徑或者增加單位寬度上Z-pin的植入數(shù)量都可以提高黏結(jié)頭開裂過程中黏結(jié)頭處的I+II型混合斷裂韌性。(3)裂紋擴展過程中的能量消耗主要是黏結(jié)界面的脫膠以及Z-pin的彈性變形以及摩擦滑移。結(jié)合試驗,建立有限元模型,使用實體單元建立Z-pin,采用內(nèi)聚力單元模擬黏結(jié)界面...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 碳纖維增強樹脂基復合材料及其應用
        1.1.1 碳纖維增強樹脂基復合材料特性
        1.1.2 碳纖維增強樹脂基復合材料的應用
    1.2 碳纖維增強樹脂基復合材料增強技術(shù)
        1.2.1 三維編織技術(shù)
        1.2.2 縫合技術(shù)
        1.2.3 層間顆粒增強技術(shù)
        1.2.4 Z-pin增韌技術(shù)
    1.3 Z-pin增強技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的研究意義及內(nèi)容
        1.4.1 研究意義
        1.4.2 研究內(nèi)容
2 斷裂韌性試驗研究
    2.1 引言
    2.2 復合材料層合板層間斷裂韌性試驗方法
        2.2.1 復合材料層合板I型層間斷裂韌性試驗方法
        2.2.2 復合材料層合板II型層間斷裂韌性試驗方法
        2.2.3 Z-pin增強復合材料黏結(jié)結(jié)構(gòu)I+II型混合斷裂韌性試驗方法
    2.3 復合材料層合板層間I型斷裂韌性試驗
        2.3.1 試驗過程
        2.3.2 試驗結(jié)果與討論
    2.4 復合材料層合板層間II型斷裂韌性試驗
        2.4.1 試驗過程
        2.4.2 試驗結(jié)果及討論
    2.5 Z-pin增強復合材料黏結(jié)結(jié)構(gòu)I+II型斷裂韌性試驗
        2.5.1 試驗過程
        2.5.2 試驗結(jié)果與討論
    2.6 本章小結(jié)
3 有限元基本理論
    3.1 引言
    3.2 Z-pin橋牽機理
    3.3 cohesive單元
    3.4 內(nèi)聚力單元離散方程
    3.5 內(nèi)聚力單元本構(gòu)方程
        3.5.1 線性軟化模型
        3.5.2 指數(shù)軟化模型
    3.6 摩擦模型
    3.7 本章小結(jié)
4 Z-pin增強復合材料黏結(jié)結(jié)構(gòu)I+II型斷裂韌性有限元模擬
    4.1 引言
    4.2 三點彎曲試驗有限元計算模型
        4.2.1 模型幾何尺寸及材料參數(shù)
        4.2.2 有限元模型建立
    4.3 有限元模型計算驗證
    4.4 植入Z-pin對黏結(jié)結(jié)構(gòu)I+II型混合斷裂韌性的影響
    4.5 不同Z-pin間距S對黏結(jié)結(jié)構(gòu)I+II型混合斷裂韌性的影響
    4.6 不同初始裂紋長度對黏結(jié)結(jié)構(gòu)I+II型混合斷裂韌性的影響
    4.7 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 本文的主要結(jié)論
    5.2 后續(xù)工作及展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間的科研成果



本文編號：3841757