层合复合材料低速冲击后疲劳损伤数值模拟

发布时间：2020-10-24 19:43

　　 复合材料具有比强度高,比刚度大,可设计性等诸多优点,广泛应用于航空航天飞行器结构设计中。然而复合材料结构在生产制备以及使用过程中,容易受到各类损伤,尤其是各种低速冲击往往会在层合板内部造成诸如纤维断裂、基体开裂、层间分层等损伤。这些损伤会导致结构承载能力及疲劳性能的大幅下降,对结构的安全使用造成严重威胁。因此,开展复合材料层合板低速冲击后的疲劳损伤扩展研究,对于提高复合材料层合板使用中的安全性,降低维护成本具有重要的工程应用价值。主要的研究内容包括:(1)对一种碳纤/环氧树脂体系的复合材料层合板进行了低速冲击试验和冲击后的静压缩试验、压-压疲劳试验。用超声C扫测量了含15J、25J两种冲击能量下层合板的疲劳损伤扩展,获得了疲劳循环次数和内部损伤面积以及层合板压缩刚度之间的关系;(2)发展了复合材料层合板层内和层间疲劳损伤和最终失效模型,模型不仅能够反映复合材料层合板各种损伤形式的演化,还能反映对应损伤机理;(3)对ABAQUS软件进行二次开发,编写了用户自定义材料的损伤分析子程序,实现了参数建模。并提出了一个包含多层铺层的块体单元模型,提高了运算效率;(4)利用建立的有限元模型,对复合材料层合板的低速冲击和冲击后疲劳损伤过程进行了模拟,通过对比15J、25J能量冲击后复合材料压-压疲劳损伤扩展的理论预测与试验结果,验证了本文所建模型的合理性,得到了含低速冲击损伤的复合材料层合板疲劳损伤扩展的规律;
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TB33
【部分图文】：

击损伤在层合板中扩展，从而导致层合板的使用设计中，都以复合材料低速冲击后的剩余压缩强扩展并不严重。然而，目前减重越来越成为关注能，研究冲击后的复合材料层合板的压-压疲劳损层的复合材料层合板，完成了预制冲击损伤试验伤层合板的压-压疲劳试验。试验过程中仔细观察试验结果，获得了 15J 和 25J 两种能量冲击的复展规律和疲劳寿命。体系是 EM114-30%-A12 碳纤/环氧复合材，共 32 层铺层，其中碳纤维单向预浸料 EM114-关的材料性能数据。相关试验件如下图 3.1 所示

合复合材料低速冲击后疲劳损伤数值模准：D7136/D7136M–05（Standard Test Methorced Polymer Matrix Composite to a Drop-.26mm，试验在 MTS ZCJ9162 落锤冲击试重量为 50N。

试验在 MTS ZCJ9162 落锤冲击试重量为 50N。图 3.2 MTS ZCJ9162 落锤冲击试验机试验以及疲劳试验在南京航空航天大学机70.50 疲劳试验机上进行，试验装置如图
【参考文献】

相关期刊论文 前7条

1 姜晓伟;朱书华;李国弘;徐建;童明波;;含分层缺陷复合材料层合板分层扩展研究[J];航空计算技术;2014年05期

2 寇剑锋;徐绯;郭家平;许秋莲;;黏聚力模型破坏准则及其参数选取[J];机械强度;2011年05期

3 范学领;孙秦;;复合材料分层断裂判据及扩展准则研究[J];计算力学学报;2011年03期

4 郑锡涛;陈浩远;李泽江;李光亮;;先进复合材料在未来飞行器中的应用[J];航空工程进展;2011年02期

5 喻溅鉴;周储伟;;复合材料疲劳分层的界面单元模型[J];复合材料学报;2009年06期

6 陈普会,沈真,聂宏;复合材料层压板冲击后压缩剩余强度的统计分析与可靠性评估[J];航空学报;2004年06期

7 顾怡;复合材料拉伸剩余强度及其分布[J];南京航空航天大学学报;1999年02期

相关硕士学位论文 前1条

1 黄达飞;复合材料加筋结构低速冲击损伤分析及参数化建模[D];南京航空航天大学;2012年

本文编号：2854900