含界面增强整体成型壁板破坏过程研究

发布时间：2017-10-28 20:23

  本文关键词：含界面增强整体成型壁板破坏过程研究

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【摘要】：现阶段,复合材料加筋板在航空、航天、机械等领域发挥了越来越重要的作用。实验表明,筋条与壁板之间常出现界面的分离,由此可以看出,界面的破坏是复合材料加筋板在实际生活中破坏的一种主要的形式,因此对复合材料加筋板进行界面增强很有必要。本文首先通过对Z-pin增强的自动铺丝复合材料T型接头拉脱以及剪切性能影响的试验研究和数值模拟,建立了一种能够有效模拟Z-pin的有限元模型,采用粘聚接触的方法模拟界面的破坏情况,在分层的部位建立添加非线性弹簧来模拟Z-pin的增强作用,实验及有限元模拟结果表明Z-pin增强能提高拉脱及剪切承载能力。在此基础上,基于一阶剪切理论,建立了含Z-pin增强的复合材料整体加筋板的有限元模型,研究了Z-pin增强的复合材料加筋板在压缩、剪切及压剪组合载荷作用下的前后屈曲行为,比较准确地预测了Z-pin增强复合材料加筋板的屈曲载荷以及后屈曲承载能力,同时对界面的损伤进行了研究。ABAQUS模型中,对界面采用粘聚接触的模拟方法,用非线性弹簧来模拟Z-pin,并探讨了Z-pin的直径,分布密度,植入角度等参数对Z-pin增强的复合材料加筋板破坏方式与承载能力的影响。研究表明增大直径、分布密度以及植入角度,能有效提高加筋板的极限载荷值,但是对破坏方式并没有多大影响。
【关键词】：Z-pin 界面增强 T型实验研究 屈曲后屈曲 界面破坏 承载能力
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-18
• 1.1 研究背景与意义14
• 1.2 研究现状14-17
• 1.2.1 稳定性理论和有限元方法发展的阐述14-15
• 1.2.2 复合材料加筋板屈曲后屈曲研究现状15
• 1.2.3 Z-pin技术的研究现状15-17
• 1.3 本文主要研究内容17-18
• 第二章 基本理论18-34
• 2.1 复合材料层板理论18-20
• 2.2 非线性屈曲理论20-22
• 2.2.1 非线性问题的全拉格朗日格式20-22
• 2.2.2 屈曲平衡方程22
• 2.3 粘聚接触理论22-25
• 2.3.1 基于内聚力模型的界面模拟方法22-23
• 2.3.2 损伤萌生与扩展准则23-25
• 2.4 Z-pin桥联问题25-33
• 2.4.1 Z-pin的平衡方程25-28
• 2.4.2 平衡方程的求解28-32
• 2.4.3 桥联律的表示32-33
• 2.5 小结33-34
• 第三章 Z-pin典型T型件试验研究及有限元模拟34-47
• 3.1 引言34
• 3.2 Z-pin典型T型件拉脱试验研究34-38
• 3.2.1 试验件34-35
• 3.2.2 试验装置35-36
• 3.2.3 试验夹具36
• 3.2.4 试验过程概述36-37
• 3.2.5 试验结果及分析37-38
• 3.3 Z-pin典型T型件剪切试验研究38-42
• 3.3.1 试验件38-39
• 3.3.2 试验装置39-40
• 3.3.3 试验夹具40
• 3.3.4 试验过程概述40-41
• 3.3.5 试验结果及分析41-42
• 3.4 拉脱以及剪切实验有限元模拟42-46
• 3.4.1 T型拉脱模型42-44
• 3.4.2 T型剪切模型44-46
• 3.5 小结46-47
• 第四章 压缩载荷作用下Z-pin增强复合材料加筋板屈曲后屈曲分析47-56
• 4.1 引言47
• 4.2 界面增强的复合材料加筋板非线性有限元分析47
• 4.3 压缩载荷作用下界面增强复合材料加筋板屈曲后屈曲及承载能力分析47-52
• 4.3.1 模型的建立47-49
• 4.3.2 屈曲后屈曲分析以及承载能力的分析49-51
• 4.3.3 界面破坏的分析51-52
• 4.4 压缩载荷作用下Z-pin增强复合材料加筋板的响应分析52-55
• 4.4.1 Z-pin的直径，分布密度以及植入角度对极限强度以及破坏方式的影响。52-55
• 4.5 小结55-56
• 第五章 剪切载荷作用下Z-pin增强复合材料加筋板屈曲后屈曲分析56-64
• 5.1 引言56
• 5.2 剪切载荷作用下Z-pin增强复合材料加筋板屈曲后屈曲及承载能力的分析56-61
• 5.2.1 模型的建立56-59
• 5.2.2 屈曲后屈曲及承载能力的分析59-60
• 5.2.3 界面破坏的分析60-61
• 5.3 剪切载荷下Z-pin增强复合材料加筋板的响应分析61-63
• 5.3.1 Z-pin的直径、分布密度以及植入角度对极限强度以及破坏方式的影响61-63
• 5.4 小结63-64
• 第六章 压剪组合载荷作用下Z-pin增强复合材料加筋板屈曲后屈曲分析64-70
• 6.1 引言64
• 6.2 压剪组合载荷作用下Z-pin增强复合材料加筋板屈曲后屈曲以及承载能力的分析64-67
• 6.2.1 模型的建立64-65
• 6.2.2 屈曲后屈曲以及承载能力的分析65-67
• 6.2.3 界面破坏过程分析67
• 6.3 压剪组合载荷作用下的Z-pin增强复合材料加筋板的响应分析67-69
• 6.3.1 Z-pin的直径、分布密度以及植入角度对极限强度以及破坏方式的影响67-69
• 6.4 小结69-70
• 第七章 总结与展望70-72
• 7.1 全文总结70-71
• 7.2 本文的创新点71
• 7.3 展望71-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 张向阳;李勇;褚奇奕;肖军;董晓阳;;Z-pin点阵分布对层合板面内压缩性能的影响[J];航空学报;2014年01期

2 李成虎;燕瑛;崔玉波;齐德胜;温永海;;Z-pin增强复合材料层合板拉伸性能的试验研究及模拟分析[J];航空学报;2010年12期

3 郑锡涛;李泽江;杨帆;;Z-pin增强复合材料层合板断裂韧性试验研究[J];复合材料学报;2010年04期

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本文编号：1109829