含孔复合材料层合板的螺栓连接渐进损伤数值模拟
发布时间：2022-01-19 16:40
复合材料以其优异的力学性能不仅在航空航天等高新领域大量得到应用,而且在很多其他领域也得到很好的应用。在实际应用中,由于生产条件或者其他条件的限制,实际需求中会将几个部件连接来满足使用功能。因此,复合材料的连接是一个不可避免的问题;机械连接技术、胶结技术以及混合连接技术应运而生。机械连接具有存在后期维护简单的优势,所以机械连接在复合材料的连接中更为常见。另外,由于工程需要,比如说为了布线、走线;维护、维修等问题,复合材料层合板在实际应用中,会存在开孔的问题。所以,对机械连接复合材料层合板的开孔问题研究具有重要的意义。本文相关研究内容如下:1.介绍了各向异性弹性体理论,奠定了后续复合材料理论基础;介绍了Abaqus有限元模拟软件,并就需要使用的部分进行了详细说明,为模型的建立提供了依据。2.介绍了几种失效判定准则以及材料刚度退化模型,并且对比分析了USDFLD、UMAT、VUMAT三种用户子程序,分别选取Hashin和Alvaro失效判定准则编写了VUMAT用户子程序。3.使用编写的用户子程序对单钉机械连接拉伸实验进行了数值模拟,并将仿真计算得到的极限载荷和最终破坏模式与文献进行对比,验证...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
火车车厢与驾驶室
(c)劈裂破坏 (d)挤压破坏图 1.3 常见机械连接破坏形式 本文的主要工作对于机械连接复合材料层合板开孔是工程上常见的现象，另外，对于复合材进损伤过程也是当前研究的热点。因此，本文围绕含孔的机械连接结构损伤以下几个方面的工作：(1)对各向异性弹性理论作简要介绍，为后续复合材料研究的提供理论基础(2)对于几种常用的失效判定准则作出介绍，对其各自的优缺点及适用情况进解释说明；(3)对于 Abaqus 有限元模拟软件进行了相关部分的介绍说明，为结构的有限提供了依据；另外，对于复合材料 USDFLD、UMAT、VUMAT 用户子程序说明，确立本文最终选取 VUMAT 子程序；(4)对某文献中的开孔层板机械连接拉伸试验进行了基于 Abaqus 的有限元仿
图 2.1 弹性对称示意图体关于坐标平面 xoy对称，上半部分xyz中的弹性体微元位移分量用u部分 xyz′中的弹性体微元分量位移用u、 v、 w′表示，由结构对称性可z ' = z , w '= w有：' 4' 5'( )''( )'yz yzz x zxw v w vy z y zu w u wz x z xγ γ εγ γ ε = + = + = = = + = + = = 性对称的特点，对称位置弹性体应变势能应该相同，所以 W 的展开式项的系数应该为 0；即有：014 15 24 25 34 35 46 56C = C = C = C = C = C = C = C=，原来刚度矩阵中的 21 个相互独立的刚度系数就缩减为 13 个，刚度矩11 12 13 1612 22 23 2613 23 33 360 00 00 0C C C CC C C CC C C C
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料在高铁上的应用[J]. 王德龙. 中国高新区. 2017(10)
[2]SMA丝表面纳米SiO2改性对SMA/环氧树脂复合材料界面粘结强度的影响[J]. 杨斌,雷红帅,王振清,章继峰,周利民. 复合材料学报. 2015(05)
[3]复合材料开孔层板压缩渐进损伤分析[J]. 周睿,关志东,李星,卓越. 北京航空航天大学学报. 2015(06)
[4]含孔复合材料层合板失效准则研究[J]. 徐明,徐颖. 长春理工大学学报(自然科学版). 2014(02)
[5]接头局部增强的复合材料层合板螺栓连接试验与数值模拟[J]. 章继峰,谢永刚,张璐. 复合材料学报. 2013(06)
[6]基于Abaqus的有限元渐进损伤强度分析[J]. 孔祥宏,王志瑾. 计算机应用与软件. 2012(10)
[7]复合材料层板开孔压缩损伤分析[J]. 关志东,黎增山,刘德博,李星. 复合材料学报. 2012(03)
[8]基于Hashin准则的单层板渐进失效分析[J]. 刘勇,陈世健,高鑫,康兴无. 装备环境工程. 2010(01)
[9]层合结构复合材料振动特性研究进展[J]. 高岩,李嘉禄. 天津工业大学学报. 2009(03)
[10]含孔复合材料层合板轴向拉伸三维有限元渐进失效分析[J]. 鲁国富,刘勇,张呈林. 南京航空航天大学学报. 2009(01)
博士论文
[1]复合材料螺栓连接渐进损伤的实验及数值分析[D]. 周松.哈尔滨工程大学 2013
硕士论文
[1]碳纤维增强树脂基复合材料机械连接孔挤压强化技术研究[D]. 李仁政.南京航空航天大学 2016
[2]基于ABAQUS复合材料层合板渐进损伤有限元分析[D]. 施建伟.中北大学 2015
[3]耐高温聚酰亚胺复合材料层合板连接力学性能分析[D]. 朱敏.哈尔滨工程大学 2015
[4]复合材料层合板冲击损伤及损伤容限研究[D]. 王念.南京航空航天大学 2014
[5]纤维增强复合材料渐进损伤的数值模拟[D]. 焦阳.哈尔滨工业大学 2012
[6]复合材料层合板损伤失效模拟分析[D]. 李伟占.哈尔滨工程大学 2012
[7]含开孔复合材料层合板层间应力分析[D]. 郭绍伟.大连理工大学 2011
本文编号：3597204
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
火车车厢与驾驶室
(c)劈裂破坏 (d)挤压破坏图 1.3 常见机械连接破坏形式 本文的主要工作对于机械连接复合材料层合板开孔是工程上常见的现象，另外，对于复合材进损伤过程也是当前研究的热点。因此，本文围绕含孔的机械连接结构损伤以下几个方面的工作：(1)对各向异性弹性理论作简要介绍，为后续复合材料研究的提供理论基础(2)对于几种常用的失效判定准则作出介绍，对其各自的优缺点及适用情况进解释说明；(3)对于 Abaqus 有限元模拟软件进行了相关部分的介绍说明，为结构的有限提供了依据；另外，对于复合材料 USDFLD、UMAT、VUMAT 用户子程序说明，确立本文最终选取 VUMAT 子程序；(4)对某文献中的开孔层板机械连接拉伸试验进行了基于 Abaqus 的有限元仿
图 2.1 弹性对称示意图体关于坐标平面 xoy对称，上半部分xyz中的弹性体微元位移分量用u部分 xyz′中的弹性体微元分量位移用u、 v、 w′表示，由结构对称性可z ' = z , w '= w有：' 4' 5'( )''( )'yz yzz x zxw v w vy z y zu w u wz x z xγ γ εγ γ ε = + = + = = = + = + = = 性对称的特点，对称位置弹性体应变势能应该相同，所以 W 的展开式项的系数应该为 0；即有：014 15 24 25 34 35 46 56C = C = C = C = C = C = C = C=，原来刚度矩阵中的 21 个相互独立的刚度系数就缩减为 13 个，刚度矩11 12 13 1612 22 23 2613 23 33 360 00 00 0C C C CC C C CC C C C
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料在高铁上的应用[J]. 王德龙. 中国高新区. 2017(10)
[2]SMA丝表面纳米SiO2改性对SMA/环氧树脂复合材料界面粘结强度的影响[J]. 杨斌,雷红帅,王振清,章继峰,周利民. 复合材料学报. 2015(05)
[3]复合材料开孔层板压缩渐进损伤分析[J]. 周睿,关志东,李星,卓越. 北京航空航天大学学报. 2015(06)
[4]含孔复合材料层合板失效准则研究[J]. 徐明,徐颖. 长春理工大学学报(自然科学版). 2014(02)
[5]接头局部增强的复合材料层合板螺栓连接试验与数值模拟[J]. 章继峰,谢永刚,张璐. 复合材料学报. 2013(06)
[6]基于Abaqus的有限元渐进损伤强度分析[J]. 孔祥宏,王志瑾. 计算机应用与软件. 2012(10)
[7]复合材料层板开孔压缩损伤分析[J]. 关志东,黎增山,刘德博,李星. 复合材料学报. 2012(03)
[8]基于Hashin准则的单层板渐进失效分析[J]. 刘勇,陈世健,高鑫,康兴无. 装备环境工程. 2010(01)
[9]层合结构复合材料振动特性研究进展[J]. 高岩,李嘉禄. 天津工业大学学报. 2009(03)
[10]含孔复合材料层合板轴向拉伸三维有限元渐进失效分析[J]. 鲁国富,刘勇,张呈林. 南京航空航天大学学报. 2009(01)
博士论文
[1]复合材料螺栓连接渐进损伤的实验及数值分析[D]. 周松.哈尔滨工程大学 2013
硕士论文
[1]碳纤维增强树脂基复合材料机械连接孔挤压强化技术研究[D]. 李仁政.南京航空航天大学 2016
[2]基于ABAQUS复合材料层合板渐进损伤有限元分析[D]. 施建伟.中北大学 2015
[3]耐高温聚酰亚胺复合材料层合板连接力学性能分析[D]. 朱敏.哈尔滨工程大学 2015
[4]复合材料层合板冲击损伤及损伤容限研究[D]. 王念.南京航空航天大学 2014
[5]纤维增强复合材料渐进损伤的数值模拟[D]. 焦阳.哈尔滨工业大学 2012
[6]复合材料层合板损伤失效模拟分析[D]. 李伟占.哈尔滨工程大学 2012
[7]含开孔复合材料层合板层间应力分析[D]. 郭绍伟.大连理工大学 2011
本文编号：3597204
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