纖維復合材料層合板結(jié)構(gòu)由于高比強度、高比模量、制造成本較低等特點,近年來已被廣泛用于航天、航空、風電等尖端領(lǐng)域。工件在作業(yè)時,易受外界溫度載荷影響,使得材料結(jié)構(gòu)出現(xiàn)損傷,從而加速宏觀損傷裂紋的擴散,進而影響整體結(jié)構(gòu)的強度性能。此外影響復合材料層合板失效的因素很多,失效形式復雜,實驗數(shù)據(jù)分散,理論預測困難。因此,利用有限元方法有效地預測復合材料結(jié)構(gòu)在高溫環(huán)境下的失效載荷以及模擬局部損傷的產(chǎn)生、擴展等過程具有非常重要的意義。本文針對復合材料層合板在不同載荷情況下出現(xiàn)的強度失效問題,首先考慮到層合板的基本組成單元是單層板,單層板強度問題直接影響層合板結(jié)構(gòu)強度,而對它的宏觀力學研究又是分析層合結(jié)構(gòu)的基礎,需先對單層板進行基本的靜載試驗,以獲得復合材料層合板有限元計算所需的各項工程參數(shù);其次,基于經(jīng)典層合板理論,選取Hashin損傷失效準則、材料剛度退化方式,根據(jù)層合板受載情況以及鋪層順序的不同,文中建立不同的層合板模型進行對比性分析,進而得出不同層合板厚度、鋪層順序、孔徑大小等因素對復合材料層合板強度的影響,同時,利用有限元分析軟件對含孔層合板的每層損傷演化進行預測,分析得出各層損傷失效趨勢差異較大;最后,考慮到復合材料組分材料性能的差異性易受溫度外載荷的影響,故對材料結(jié)構(gòu)進行在溫度載荷下的強度性能檢測,模擬分析得到在不同溫度影響下,復合材料結(jié)構(gòu)各層損傷演化趨勢。通過參考大量文獻與前人所做試驗發(fā)現(xiàn),本文利用有限元分析軟件所建立的復合材料層合板的幾何模型以及漸進性損傷分析方法是正確的。文中利用此方法探討了不同影響因素下復合材料結(jié)構(gòu)的極限承載力,同時還可以清楚的了解到材料結(jié)構(gòu)的局部和整體應力損傷分布情況以及發(fā)生損傷后載荷的重新分布和損傷擴展途徑,為基于有限元復合材料層合板結(jié)構(gòu)的極限承載力分析、設計、維修及性能優(yōu)化提供一定的參考。
【學位單位】：新疆大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TB33;TQ327.1
【部分圖文】：

且在各領(lǐng)域得到了實踐的檢驗，這進一步的推動了科學技術(shù)的發(fā)展[1]。與此同時，科學技術(shù)的快速發(fā)展對于材料的各方面性能也有了更為嚴格的要求，如材料成本開支的降低、整體強度性能的提高、結(jié)構(gòu)重量的減輕等[2]。鑒于以上要求，在現(xiàn)在科學技術(shù)發(fā)展的基礎上復合材料應運而生，它結(jié)合了其它單一材料的優(yōu)異性能繼而形成了具有強大生命力的新型材料，這種新型材料被賦予了高比強度、高比剛度等優(yōu)點[3]，可以根據(jù)使用環(huán)境的不同進行特定的設計以及加工，來滿足各種需求，進而大大提高了工程結(jié)構(gòu)的效率。根據(jù) 2017 全球玻纖維復合材料市場報告顯示[4]，如圖 1-1 所示，玻纖維復合材料主要涉及航空航天、風電葉片、汽車、體育休閑等領(lǐng)域。與其它傳統(tǒng)材料相比，復合材料在整體成本、重量和性能方面與競品相比具有更高的價值，近年來，復合材料的需求與產(chǎn)能不斷提高[5]。如圖 1-2 所示，玻纖維復合材料自 2008 年開始全球需求量逐漸增長至 2017 年已突破 80 千噸，預計未來幾年需求量仍呈線性增長。

且在各領(lǐng)域得到了實踐的檢驗，這進一步的推動了科學技術(shù)的發(fā)展[1]。與此同時，科學技術(shù)的快速發(fā)展對于材料的各方面性能也有了更為嚴格的要求，如材料成本開支的降低、整體強度性能的提高、結(jié)構(gòu)重量的減輕等[2]。鑒于以上要求，在現(xiàn)在科學技術(shù)發(fā)展的基礎上復合材料應運而生，它結(jié)合了其它單一材料的優(yōu)異性能繼而形成了具有強大生命力的新型材料，這種新型材料被賦予了高比強度、高比剛度等優(yōu)點[3]，可以根據(jù)使用環(huán)境的不同進行特定的設計以及加工，來滿足各種需求，進而大大提高了工程結(jié)構(gòu)的效率。根據(jù) 2017 全球玻纖維復合材料市場報告顯示[4]，如圖 1-1 所示，玻纖維復合材料主要涉及航空航天、風電葉片、汽車、體育休閑等領(lǐng)域。與其它傳統(tǒng)材料相比，復合材料在整體成本、重量和性能方面與競品相比具有更高的價值，近年來，復合材料的需求與產(chǎn)能不斷提高[5]。如圖 1-2 所示，玻纖維復合材料自 2008 年開始全球需求量逐漸增長至 2017 年已突破 80 千噸，預計未來幾年需求量仍呈線性增長。

圖 1-3 損傷模型圖atra[20]對聚合物基復合材料的損傷演化模式進行了理論推導出了相關(guān)的損傷演化方程，為了能將材料系起來，研究人員通過仿真軟件自帶的匯編語言進拉伸強度與纖維的鋪層角度之間的關(guān)系時，對應z[21]為了研究復合材料在受到連續(xù)載荷破環(huán)時裂紋合材料裂紋損傷擴展模型。研究表明，在界面層的裂紋演化有較大的差異。LLorca[22]通過ABAQUS仿真軟件建立了復合材料模型中，粘結(jié)層單元的鋪設不是按照常規(guī)方式來設法，并且使用了該軟件中彈性接觸模塊，建立纖通過三點彎曲受載來分析復合材料纖維/基體斷裂問
【參考文獻】

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本文編號：2887462