斜纹编织复合材料层合板的疲劳性能研究

发布时间：2020-12-17 17:07

　　复合材料具有高强度、高刚度、疲劳寿命长以及对结构预期功能的适应性等特点而广泛应用于航空航天、船舶、汽车等工程领域。由于复合材料结构在服役过程中不可避免的承受循环载荷,其耐久性在许多结构中是关键的设计考虑因素,对于复合材料承受疲劳载荷作用的研究也一直是各类工程人员关注的问题。本文以斜纹编织复合材料层合板为研究对象,基于复合材料单向层合板疲劳损伤理论,拓展推广出适用于斜纹编织复合材料的疲劳渐进损伤分析方法,并对典型混合铺层斜纹编织层合板进行了疲劳损伤扩展及疲劳寿命的仿真模拟和试验验证。首先,以单向层合板疲劳损伤理论为基础,考虑到斜纹编织复合材料的单层具有双向增强和正交各向异性的特点,将适用于单向层合板的疲劳失效准则加以改进,发展出适合于斜纹编织复合材料的疲劳失效准则;提出了与疲劳失效模式相对应的材料性能突降规则;结合等寿命模型,推导了任意应力比下斜纹编织复合材料疲劳加载过程中材料的强度、刚度退化模型,建立了疲劳渐进损伤分析方法。其次,对斜纹编织单向板开展试验得到疲劳渐进损伤模型的基本参数。首先对斜纹编织单向板进行准静态及拉-拉疲劳试验,确定了S-N曲线及等寿命曲线;通过疲劳剩余强度、剩余刚... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 编织层合复合材料
        1.2.2 复合材料疲劳损伤破坏机理
        1.2.3 复合材料疲劳破坏影响因素
        1.2.4 复合材料疲劳寿命预报方法
            1.2.4.1 疲劳寿命模型
            1.2.4.2 剩余刚度/剩余强度的唯象学模型
            1.2.4.3 渐进损伤模型
    1.3 疲劳失效准则与材料性能的退化
        1.3.1 疲劳失效准则
        1.3.2 材料性能的退化
            1.3.2.1 材料性能突降规则
            1.3.2.2 材料性能渐降规则
    1.4 存在的问题及解决方案
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 疲劳渐进损伤分析方法
    2.1 引言
    2.2 疲劳加载过程应力分析
    2.3 疲劳失效准则
    2.4 疲劳损伤过程中材料性能退化模型
        2.4.1 材料性能突降规则
        2.4.2 材料性能渐降规则
        2.4.3 等寿命模型
    2.5 本章小结
第3章 斜纹编织单向板疲劳试验研究
    3.1 引言
    3.2 试验条件及准备
        3.2.1 试验设备与环境
        3.2.2 试样类别及几何尺寸
        3.2.3 试验前试样检测及尺寸测量
    3.3 斜纹编织单向板疲劳性能试验方法
    3.4 斜纹编织单向板1方向拉伸试验
        3.4.1 准静态拉伸试验
        3.4.2 拉-拉疲劳试验
        3.4.3 拉-拉疲劳刚度/强度退化试验
        3.4.4 静态拉伸破坏与拉-拉疲劳破坏比较分析
    3.5 斜纹编织单向板面内剪切试验
        3.5.1 准静态面内剪切试验
        3.5.2 拉-拉疲劳试验
        3.5.3 拉-拉疲劳面内剪切刚度/强度退化试验
        3.5.4 静态拉伸破坏与拉-拉疲劳破坏比较分析
    3.6 本章小结
第4章 斜纹编织层合板疲劳寿命预报与试验验证
    4.1 引言
    4.2 斜纹编织层合板疲劳性能试验
        4.2.1 斜纹编织层合板准静态拉伸试验
        4.2.2 斜纹编织层合板拉-拉疲劳试验
    4.3 斜纹编织层合板拉-拉疲劳寿命预报程序流程
        4.3.1 参数输入
        4.3.2 有限元模型
        4.3.3 ABAQUS疲劳寿命预报
            4.3.3.1 疲劳寿命预报模型基本假设
            4.3.3.2 疲劳寿命预报模型
        4.3.4 模拟结果
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
附录


【参考文献】：
博士论文
[1]层合板接头损伤失效与疲劳寿命研究[D]. 王丹勇.南京航空航天大学 2006



本文编号：2922379