温度环境下含孔复合材料层合板疲劳寿命预测分析研究

发布时间：2021-04-28 04:38

　　树脂基复合材料由于自身具有优异的材料力学性能和很强的可设计性,使得其备受青睐。我国大飞机,燃气轮机等国家重点工程中的相关复合材料研制计划已陆续启动。为了能够更广泛的应用复合材料,并使工程师能够更方便的设计出安全、可靠的构件,特别是针对温度环境中复合材料的疲劳性能做出可靠的评估,本文重点对碳纤维增强树脂基复合材料层合结构在温度环境下的疲劳行为与疲劳预测方法进行研究,从而能够拓宽复合材料层合结构在温度环境下的应用。主要完成以下工作:（1）针对考虑温度和纤维体积含量影响的层合板结构建立了纤维增强树脂基复合材料层合板结构的强度与疲劳寿命逐渐损伤有限元分析方法。方法基于单层板理论和逐渐损伤分析方法,将hashin失效准则分别推广到考虑温度和纤维体积含量情况下的强度与疲劳失效判定;同时,引入考虑温度和纤维体积含量的剩余刚度和剩余强度的疲劳模型,作为疲劳性能渐降的损伤判定。在此方法基础上,基于ANSYS软件平台和APDL参数化语言,开发了相应的温度环境下含孔层合复合材料静强度与疲劳寿命预测分析程序。（2）基于T300-3K碳纤维,QY8911-IV双马来酰亚胺树脂基体的含孔复合材料层合板,进行室温、... 

【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：105 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
注释表
缩略词
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 温度环境下含孔层合板静载损伤失效分析的研究概况
            1.2.1.1 室温环境下含孔层合板静载损伤失效分析的研究概况
            1.2.1.2 温度环境下含孔层合板静载损伤失效分析的研究概况
        1.2.2 温度环境下含孔层合板疲劳加载损伤失效及寿命预测的研究概况
            1.2.2.1 温度环境下层合板疲劳寿命预测模型理论研究概况
            1.2.2.2 室温环境下含孔层合板疲劳加载损伤失效及寿命预测的研究
            1.2.2.3 温度环境下含孔层合板疲劳加载损伤失效及寿命预测的研究
    1.3 目前存在的问题
    1.4 主要研究目标与内容
    1.5 研究创新点
第二章 考虑温度影响的逐渐损伤静强度与疲劳寿命预测方法
    2.1 引言
    2.2 考虑温度影响的单层板本构关系
    2.3 考虑温度影响的静载逐渐损伤分析方法
        2.3.1 静载过程应力分析
        2.3.2 损伤过程中材料性能退化
    2.4 考虑温度影响的疲劳逐渐损伤分析方法
        2.4.1 疲劳过程应力分析
        2.4.2 疲劳加载过程中材料性能的退化
    2.5 含孔层合板静载与疲劳逐渐损伤分析方法的失效判定准则
    2.6 静载与疲劳加载逐渐损伤程序设计
    2.7 本章小结
第三章 温度环境下含孔复合材料层合板试验研究
    3.1 引言
    3.2 含孔复合材料层合板试验件
        3.2.1 试验件设计
        3.2.2 试验件安排及编号
        3.2.3 试验设备及试验方法
    3.3 温度环境下含孔层合板静强度试验与结果分析
    3.4 温度环境下含孔层合板疲劳试验与结果分析
    3.5 不同温度下含孔层合板试验结果对比分析
        3.5.1 含孔层板不同温度环境的静强度对比分析
        3.5.2 含孔层板不同温度环境的疲劳试验对比分析
    3.6 相同宽孔比不同孔径含孔层合板试验结果对比分析
        3.6.1 相同宽孔比不同孔径含孔层合板静拉伸试验结果对比分析
        3.6.2 相同宽孔比不同孔径的含孔层合板疲劳试验结果对比分析
    3.7 本章小结
第四章 温度环境下静强度和疲劳寿命的逐渐损伤预测与试验验证
    4.1 引言
    4.2 单层板试验件试验数据及处理
        4.2.1 温度环境下单层板静态力学性能参数预测模型
        4.2.2 温度环境下单层板力学性能模型公式拟合
    4.3 逐渐损伤分析方法的强度与疲劳寿命预测及验证
        4.3.1 基于参考文献含孔层合板强度与疲劳寿命的分析及验证
        4.3.2 基于温度环境下含孔层合板静强度试验结果的分析验证
            4.3.2.1 理论预测与实验结果对比
            4.3.2.2 含孔层合板拉伸断口对比分析
        4.3.3 基于温度环境下含孔层合板疲劳试验结果的分析及验证
            4.3.3.1 理论预测与试验结果对比
            4.3.3.2 含孔层合板疲劳破坏断口对比分析
    4.4 本章小结
第五章 含孔层合板静强度与疲劳的损伤失效与影响因素分析
    5.1 引言
    5.2 温度环境下含孔层合板失效破坏分析
        5.2.1 温度环境下含孔层合板拉伸失效破坏分析
        5.2.2 温度环境下含孔层合板疲劳失效破坏分析
    5.3 温度环境下纤维体积含量对单向板纵向拉伸强度的影响分析
    5.4 温度对含孔层合板静强度和疲劳寿命的影响分析
        5.4.1 温度对含孔层合板静强度的影响分析
        5.4.2 温度对含孔层合板疲劳寿命的影响分析
    5.5 相同宽孔比不同孔径对含孔层合板静强度与疲劳寿命的影响分析
        5.5.1 相同宽孔比不同孔径对含孔层合板静强度的影响分析
        5.5.2 相同宽孔比不同孔径对含孔层合板疲劳寿命的影响分析
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
在学期间的研究成果及发表的学术论文
附录 1


【参考文献】：
期刊论文
[1]环境温度对碳纤维/聚醚醚酮复合材料拉伸性能及疲劳寿命的影响[J]. 牛一凡,杨赢,姚佳伟.  宇航材料工艺. 2016(02)
[2]含孔复合材料层合板温度环境下的拉伸性能[J]. 翁晶萌,温卫东,徐颖,赵杨.  航空动力学报. 2015(05)
[3]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)
[4]温度对碳纤维/环氧树脂层合复合材料压缩性能的影响[J]. 王海娇,李嘉禄.  山东纺织科技. 2013(05)
[5]高温下开孔复合材料层合板压缩试验及有限元分析[J]. 欧阳林辉,霍世慧,汪帮耀.  航空制造技术. 2013(08)
[6]国产碳纤维CCF300增强QY8911双马树脂含孔复合材料拉压疲劳试验研究[J]. 魏康军,韩闯,矫维成,刘文博,杨帆,郝立峰,王荣国.  纤维复合材料. 2012(03)
[7]国产CCF300/双马树脂层合板高温拉伸与压缩性能试验研究[J]. 汪源龙,程小全,范舟,高宇剑,陈纲.  复合材料学报. 2011(03)
[8]碳纤维/环氧树脂层压板疲劳性能研究进展[J]. 张阿樱,张东兴,李地红,杨蕤,肖海英,贾近.  玻璃钢/复合材料. 2010(06)
[9]含孔复合材料层合板的疲劳寿命研究[J]. 鲁国富,刘勇,张呈林.  机械科学与技术. 2010(05)
[10]先进复合材料结构飞机机械连接技术现状及发展方向[J]. 蔡闻峰,薛小平.  航空精密制造技术. 2010(02)

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

硕士论文
[1]考虑温度的复合材料层合板的强度分析及试验研究[D]. 吕文礼.南京航空航天大学 2016
[2]温度环境下复合材料层合结构疲劳寿命预测方法研究[D]. 雷驰.南京航空航天大学 2015
[3]含孔复合材料层合板剩余强度预测方法研究[D]. 毛哲六.南京航空航天大学 2008
[4]含孔复合材料层合板的静强度破坏分析研究[D]. 赵强.南京航空航天大学 2005



本文编号：3164815