三维碳纤维机织复合材料面内准静态拉伸和剪切性能研究

发布时间：2024-12-11 00:25

　　作为一种先进的复合材料,三维机织复合材料具有较为优异的力学性能,广泛应用于各个工程领域。较之层合工艺,三维机织工艺提高了复合材料的整体性,空间分布的三维纤维束骨架结构极大增强了材料的面外力学性能及各个方向的抗损伤能力。与此同时,机织复合材料复杂的结构给其力学性能研究带来了极大挑战。本文以碳纤维增强环氧树脂基三维机织复合材料为研究对象,首先针对其面内剪切载荷作用下的力学性能开展了实验和仿真研究,然后对该材料的纬向拉伸力学性能开展了仿真研究,给出了用于模拟三维机织复合材料拉伸和剪切失效的仿真方法。第一章介绍了本论文研究的目的和意义。重点进行国内外文献的调研,总结国内外学者对三维机织复合材料研究的实验方法和仿真理论,主要包括剪切实验、剪切夹具设计、有限元建模、损伤破坏准则、损伤演化模型以及剪切非线性理论等研究。第二章开展了三维机织复合材料面内剪切实验研究及相应的有限元建模工作。设计并开展了三维机织复合材料面内准静态剪切实验,得到了剪切实验应力-应变曲线、剪切刚度、剪切强度以及偏移剪切强度。通过对实验后试件表面进行显微拍照,分析了剪切实验件的损伤机理。通过对实验件表面几何结构的测量,建立了三维机...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1三维机织复合材料结构示意图

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-2-维增强层合板材料。进入21世纪，一些学者开始研究三维机织复合材料力学性能，但是研究大部分停留在实验现象上，由于观测手段缺乏，对三维机织复合材料损伤机制研究仍很有限，其预报的损伤演化过程往往与实验观测结果仍然存在一定差异。另外，可以发现一定量的机....

图1-2原位实验中拉伸试件安装示意图[13]

表明，剪切刚度、破坏应力和破坏应变在纵向和横向均具有速率敏感性。剪切刚度和破坏应力随应变速率的增大而增大，而破坏应变随着应变率的增大而减校纵向方向上的破坏主要为冲剪破坏，基体的损伤和纱线的弯曲变形较少。在横向方向上，剪切破坏沿面内方向的传播速度快于厚度方向。杨钧超等[12]通过实....

图1-3Iosipescu剪切实验夹具[17]

，以确定非线性响应的原位基体的准确性。发现仿真结果与实验结果吻合较好。1.2.2复合材料剪切夹具研究除了剪切实验的研究，学者们也注重对剪切夹具的研究，为了获得近似纯剪的实验状态，学者们也做了许多工作。从ASTM标准中介绍的传统的剪切夹具出发经过改进获得了较好的实验效果。Iosip....

图1-4改进的V型缺口梁剪切实验夹具装配图[19]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-5-往往产生滑移。其改进后的实验夹具很好的弥补了V型缺口梁剪切夹具不足。改进的夹具示意图如图1-4所示。图1-4改进的V型缺口梁剪切实验夹具装配图[19]Liao[20]提出了一种用于疲劳剪切实验的夹具，该夹具改进了ASTMD5379中Iosipe....

本文编号：4015892