复合材料层合板损伤特性及识别方法研究

发布时间：2022-10-05 21:53

　　复合材料作为新型材料,其具有高比强度、高比刚度、耐冲击、重量轻、耐腐蚀等特点。它在保证比合金类金属材料轻的情况下,其力学强度以及模量可以超过许多合金类金属材料。由于复合材料层合板制造工艺问题以及服役过程中受到外力冲击,不可避免的会出现一些内部分层以及纤维/基体破坏损伤,这种损伤通过复合材料层合板的外表难以侦测出来,即使侦测出来也难以评估其损伤程度。因此,需要寻找一种方法来确定复合材料层合板的损伤位置以及合理评估其损伤的程度,同时又可以对复合材料层合板的设计提供指导。论文采用曲率法开展了复合材料层板损伤特性及识别方法研究。首先以Abaqus中S4R5薄壳单元模拟复合材料层合板,并提取其单个单元的刚度阵、质量阵并在Matlab中完成质量阵、刚度阵总装,再利用总装的质量阵和刚度阵计算出复合材料层合板模型的动力学特性,同时分离出控制平面应变、控制弯曲应变以及横向剪切的三种属性刚度阵。通过矩阵摄动法和刚度衰减法来分析不同属性刚度对复合材料层合板动力学特性的影响规律,确定对振型曲率影响较大的刚度属性,再将损伤等效为该属性刚度的衰减,从而实现对损伤位置的识别,并对损伤识别原理进行进一步地探讨。然后针... 

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 复合材料层合板损伤类型
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 超声波法
        1.3.2 声发射法
        1.3.3 LAMB波法
        1.3.4 动力学特性法
        1.3.5 国内外研究现状总结
    1.4 本文主要研究内容
第2章 层合板刚度衰减特性及损伤识别方法研究
    2.1 引言
    2.2 孤立特征值的矩阵摄动理论
    2.3 曲率法的介绍
        2.3.1 曲率法原理介绍
        2.3.2 曲率法在Matlab实现方法
    2.4 Abaqus单元分析以及变化刚度阵获取
    2.5 薄板总体刚度阵组成规律研究
    2.6 损伤识别方法研究
        2.6.1 弯曲刚度阵摄动分析
        2.6.2 横向剪切刚度阵摄动分析
        2.6.3 平面应变刚度阵摄动分析
    2.7 损伤识别原理分析
    2.8 本章小结
第3章 层合板分层损伤特性理论分析
    3.1 引言
    3.2 理论模型推导前提
    3.3 层合板贯穿分层模型理论推导
        3.3.1 层合板理论模型
        3.3.2 特殊工况下贯穿分层理论模型
        3.3.3 一般工况下贯穿分层理论模型
    3.4 实际应变边界条件分析
        3.4.1 弯曲方向不变区域分层
        3.4.2 弯曲方向变化区域分层
    3.5 层合板非贯穿分层损伤分析
    3.6 层合板纤维/基体破坏模型
    3.7 本章小结
第4章 层合板分层损伤特性数值验证
    4.1 引言
    4.2 数值验证
        4.2.1 Abaqus节点位移导入Matlab
        4.2.2 分层损伤数值算例
        4.2.3 纤维/基体破坏数值算例
        4.2.4 两种损伤类型的区分
    4.3 分层层合板应变线计算方法
    4.4 分层层合板应变规律
        4.4.1 分层于弯曲方向变化位置处应变规律
        4.4.2 分层于弯曲方向不变位置处应变规律
    4.5 不同厚度位置处分层对曲率的影响
    4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于曲率模态的复合材料层合板分层损伤检测方法研究[J]. 田淑侠,王双双,樊江磊,张德海.  机械设计与制造. 2018(11)
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硕士论文
[1]碳纤维复合材料超声柃测信号递归分析研究[D]. 邓裕杰.浙江大学 2019
[2]纤维增强复合材料弧形层合板的分层损伤识别[D]. 潘静雯.广州大学 2018
[3]碳纤维复合材料声发射检测技术研究[D]. 孟超.中国民用航空飞行学院 2017
[4]基于主动Lamb波的复合材料层合板冲击损伤识别研究[D]. 孙浩然.哈尔滨工业大学 2015
[5]复合材料层合板Lamb波脱层缺陷检测研究[D]. 于传虎.重庆大学 2015
[6]声发射技术在复合材料损伤检测中的应用研究[D]. 宁小波.中国民用航空飞行学院 2014
[7]金属材料超声缺陷检测关键技术研究及应用[D]. 郝培培.南京信息工程大学 2013



本文编号：3686574