复合材料层合板损伤贴补修理数值仿真分析

发布时间：2017-12-24 10:04

  本文关键词：复合材料层合板损伤贴补修理数值仿真分析　出处：《中国民航大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：补片贴补修理作为一种常见的复合材料结构修理方法,到目前为止,对于采用补片修补的有限元模拟分析,大部分采用三维实体单元来模拟,用实体壳单元的复合材料层合板三维结构的模拟较少,然而在采用三维实体模型对有限元模型进行损伤分析时,在ABAQUS软件中,需要用户自行编写失效准则及刚度退化的规律,并且很难有一套失效准则及刚度退化规律都同时适用于不同几何模型的构型,因此在工程应用中,在结构件几何构型相对简单,采用实体壳单元即可达到精度要求的情况下,选择实体壳单元进行有限元仿真分析,能够有效地降低计算时间成本,提高效率。在此背景下,本文使用实体壳单元对复合材料层合板损伤贴补修理进行了数值仿真分析,对修理后极限强度的影响因素进行了详细的分析,并对贴补修理构型失效模式及损伤扩展历程进行了探究。首先,本文综述了研究背景,对贴补模型数值仿真分析的发展进行了总结。从复合材料胶接修理发展、胶接修理主要类型、步骤及工艺的角度,总结了前人的工作,并阐述和归纳了力学基础及损伤理论,为后续的数值仿真提供理论依据。其次,分析了复合材料单元及胶层单元的本构关系,对失效准则及损伤演化也给出了详细的解释。根据相关的实验,模拟圆孔形损伤的试验构型,并将计算结果与实验值对比,验证了有效性,同时,基于含孔试件有限元模型,分析了粘性系数对计算强度的影响,在此基础上,得出了适合本文所建立有限元的粘性系数。最后,在经验证的模型的基础上,发展了贴补修理的3D有限元模型,在压缩载荷下,对模型进行了验证,同时分析了失效模式及损伤扩展过程,对补片的厚度及直径对极限强度的影响进行了分析,并分析了胶层厚度的影响。随后,改变了补片铺层的设置,分析了在拉伸载荷作用下的失效模式及损伤扩展过程,并对补片厚度及直径对极限强度的影响作了进一步分析。
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33

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本文编号：1327898