本文關(guān)鍵詞：復(fù)合材料層合板疲勞累積損傷分析研究

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【摘要】：纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料(Fiber Reinforced Plastic,簡(jiǎn)稱(chēng)FRP)具有比強(qiáng)度高、比剛度大、材料各向異性、抗疲勞性能佳以及成型工藝好等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)和宇航飛行器上。因?yàn)轱w機(jī)所受載荷為循環(huán)變載荷,結(jié)構(gòu)件的破壞形式多為疲勞破壞,然而考慮到復(fù)合材料疲勞機(jī)理的復(fù)雜性,復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件經(jīng)常采用靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)覆蓋疲勞設(shè)計(jì),這影響了其減重性能的發(fā)揮。為了飛機(jī)性能的提高,需要進(jìn)一步發(fā)揮復(fù)合材料的功效。因此,深入研究FRP的疲勞損傷和壽命設(shè)計(jì),具有重要的工程價(jià)值和理論意義。本文基于ABAQUS軟件平臺(tái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),編寫(xiě)子程序?qū)崿F(xiàn)FRP三維疲勞累積損傷分析功能。對(duì)建立的模型進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì),選定包含分層失效模式的Hashin-Ye失效準(zhǔn)則對(duì)單元進(jìn)行失效判斷,采用剩余剛度—剩余強(qiáng)度關(guān)聯(lián)模型和Camanho材料退化模型對(duì)疲勞過(guò)程中的單元進(jìn)行材料性能折減,利用疲勞損傷等效累積,建立起疲勞累積損傷的有限元分析流程。利用算例中的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Glass Fiber Reinforced Plastic,簡(jiǎn)稱(chēng)GFRP)的疲勞試驗(yàn)結(jié)果,擬合S-N曲線和剩余剛度-剩余強(qiáng)度關(guān)聯(lián)模型參數(shù)。將數(shù)據(jù)代入本文模型,對(duì)六種不同鋪層形式的層合板進(jìn)行了疲勞壽命和剩余剛度的預(yù)測(cè),并與試驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明,本文模型能較好地預(yù)測(cè)除準(zhǔn)各向同性層合板以外的層合板的疲勞行為。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合材料 疲勞累積損傷 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：V258
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-17
• 1.1 引言8
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-15
• 1.2.1 疲勞壽命模型9-10
• 1.2.2 剩余強(qiáng)度模型10-11
• 1.2.3 剩余剛度模型11-13
• 1.2.4 耗散能模型13-14
• 1.2.5 疲勞漸進(jìn)損傷模型14-15
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容15-17
• 2 復(fù)合材料層合板疲勞累積損傷有限元分析方法17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 復(fù)合材料層合板疲勞累積損傷模型17-22
• 2.2.1 應(yīng)力分析17
• 2.2.2 疲勞失效準(zhǔn)則17-19
• 2.2.3 材料性能退化19-22
• 2.2.4 疲勞損傷等效累積22
• 2.3 疲勞累積損傷有限元分析程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)22-26
• 2.3.1 循環(huán)載荷施加的兩個(gè)假設(shè)22-23
• 2.3.2 疲勞累積損傷有限元分析程序設(shè)計(jì)23-25
• 2.3.3 疲勞累積損傷有限元分析流程25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 3 靜載荷下有限元模型驗(yàn)證與分析27-34
• 3.1 引言27
• 3.2 玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板靜強(qiáng)度分析算例27-33
• 3.2.1 層合板幾何尺寸和材料參數(shù)27-29
• 3.2.2 有限元模型和邊界條件29-30
• 3.2.3 不同情況下計(jì)算結(jié)果對(duì)比30-31
• 3.2.4 層合板靜力下?lián)p傷失效過(guò)程分析31-33
• 3.3 本章小結(jié)33-34
• 4 層合板疲勞累積損傷模型驗(yàn)證與分析34-56
• 4.1 引言34
• 4.2 算例疲勞試驗(yàn)研究34
• 4.3 層合板疲勞材料參數(shù)確定34-40
• 4.3.1 剩余剛度-剩余強(qiáng)度關(guān)聯(lián)模型參數(shù)34-37
• 4.3.2 S-N曲線37-40
• 4.4 層合板疲勞累積損傷模型驗(yàn)證40-55
• 4.4.1 層合板疲勞壽命和剩余剛度預(yù)測(cè)40-49
• 4.4.2 層合板疲勞累積損傷過(guò)程分析49-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況61-62
• 致謝62-63

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本文編號(hào)：1035400