本文關(guān)鍵詞：碳纖維復(fù)合材料動態(tài)壓縮力學(xué)性能研究

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【摘要】：碳纖維復(fù)合材料由于其比重小、比強(qiáng)度高等特點(diǎn)被廣泛地應(yīng)用于航空航天和交通運(yùn)輸?shù)裙こ填I(lǐng)域。該材料在生產(chǎn)和應(yīng)用過程中經(jīng)常受到外來載荷的沖擊從而造成損傷,因此,研究其在沖擊載荷作用下的力學(xué)性能就變得非常重要。同時,在研究碳纖維復(fù)合材料的沖擊響應(yīng)時,由于其制備過程的隨機(jī)性導(dǎo)致其材料參數(shù)的不確定性會影響到材料的抗沖擊性能,因此必須考慮不確定參數(shù)對其沖擊響應(yīng)的影響。本文采用實驗和數(shù)值仿真相結(jié)合的方法,對考慮參數(shù)不確定性的碳纖維復(fù)合材料動態(tài)壓縮力學(xué)性能進(jìn)行研究。首先,文章對不同幾何尺寸和鋪層的碳纖維復(fù)合材料試件在不同的沖擊載荷作用下的響應(yīng)開展了實驗研究。通過采用分離式霍普金森壓桿(SHPB)對碳纖維復(fù)合材料試件沿厚度方向進(jìn)行了動態(tài)壓縮實驗,研究了應(yīng)變率、厚度以及鋪層順序?qū)ζ淇箾_擊性能的影響,結(jié)果表明該材料為應(yīng)變率敏感材料,厚度和鋪層順序?qū)μ祭w維復(fù)合材料的抗沖擊性能均有影響,且厚度比鋪層順序顯著。其次,在實驗的基礎(chǔ)上,對碳纖維復(fù)合材料沖擊響應(yīng)開展數(shù)值模擬研究,通過數(shù)值計算分析其響應(yīng)過程中的力學(xué)特性。文章利用ABAQUS建立了碳纖維復(fù)合材料沖擊響應(yīng)的數(shù)值模型,模擬碳纖維復(fù)合材料在沖擊載荷作用下的力學(xué)響應(yīng),并將數(shù)值結(jié)果同實驗結(jié)果進(jìn)行比較,驗證本文建立的數(shù)值模型的可靠性,并進(jìn)一步研究了鋪層角度對該材料抗沖擊性能的影響,結(jié)果表明鋪層角度對該材料的抗沖擊性能有顯著影響。然后,文章研究了參數(shù)不確定性對碳纖維復(fù)合材料沖擊響應(yīng)的影響,通過對該材料的材料參數(shù)進(jìn)行敏感性分析,獲得了不同工況下材料參數(shù)的敏感性排序,研究了碳纖維復(fù)合材料厚度、鋪層順序及加載氣壓對其參數(shù)敏感性排序的影響,結(jié)果表明加載氣壓對材料參數(shù)的敏感性排序幾乎無影響,鋪層順序和厚度對材料參數(shù)的敏感性排序均有影響,且厚度比鋪層順序顯著。文章最后為了確保在材料參數(shù)發(fā)生變化時仍能通過數(shù)值計算獲得材料的真實沖擊響應(yīng),建立了碳纖維復(fù)合材料沖擊響應(yīng)的數(shù)值模型確認(rèn)方法,通過有限次數(shù)的實驗結(jié)合模型確認(rèn)方法對數(shù)值模型的可靠性進(jìn)行驗證。通過本章的研究,可以為參數(shù)不確定條件下碳纖維復(fù)合材料的動態(tài)壓縮力學(xué)性能的數(shù)值研究的有效性和可靠性提供指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：碳纖維復(fù)合材料 沖擊響應(yīng) 參數(shù)不確定性 敏感性分析 模型確認(rèn)
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ342.742;TB332
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-20
• 1.1 研究的背景和意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 復(fù)合材料動態(tài)壓縮力學(xué)性能的實驗研究20-32
• 2.1 引言20
• 2.2 碳纖維復(fù)合材料動態(tài)壓縮實驗方法20-24
• 2.3 碳纖維復(fù)合材料動態(tài)壓縮實驗結(jié)果與分析24-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 碳纖維復(fù)合材料沖擊壓縮的數(shù)值模擬32-46
• 3.1 引言32
• 3.2 復(fù)合材料漸進(jìn)損傷理論32-38
• 3.2.1 各向異性材料彈性本構(gòu)模型32-34
• 3.2.2 復(fù)合材料單層板面內(nèi)漸進(jìn)損傷模型34-35
• 3.2.3 復(fù)合材料層間損傷模型35-38
• 3.3 碳纖維復(fù)合材料沖擊響應(yīng)的數(shù)值模型的建立38-39
• 3.4 碳纖維復(fù)合材料沖擊響應(yīng)的數(shù)值模擬的結(jié)果與分析39-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第4章 碳纖維復(fù)合材料的材料參數(shù)敏感性分析46-55
• 4.1 引言46
• 4.2 正交試驗設(shè)計方法46-48
• 4.2.1 正交表46-47
• 4.2.2 正交試驗設(shè)計的統(tǒng)計分析47
• 4.2.3 正交試驗設(shè)計的步驟47-48
• 4.3 碳纖維復(fù)合材料的材料參數(shù)敏感性分析結(jié)果48-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第5章 碳纖維復(fù)合材料沖擊響應(yīng)的數(shù)值模型確認(rèn)55-68
• 5.1 引言55-56
• 5.2 數(shù)值模型確認(rèn)流程56-57
• 5.3 試驗設(shè)計與拉丁超立方抽樣57
• 5.4 代理模型的建立57-60
• 5.4.1 多項式系數(shù)的確定59-60
• 5.4.2 近似模型方差分析60
• 5.5 模型確認(rèn)準(zhǔn)則60-61
• 5.6 模型確認(rèn)結(jié)果與分析61-66
• 5.7 本章小結(jié)66-68
• 總結(jié)與展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-76
• 致謝76-77
• 附錄A （攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄）77

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