3D编织复合材料铝蜂窝夹芯板低速冲击响应研究

发布时间：2025-04-27 02:23

　　先进层合复合材料夹芯板作为一种高效的轻质高强结构形式,有利于减轻飞行器结构重量,提高结构设计品质。然而,飞行器服役和维护过程中难免会受到各种低能量冲击,易致使层合结构面板产生分层等损伤,从而减小结构压缩强度,降低结构使用寿命。3D七向编织复合材料是3D纺织复合材料领域一种新颖的结构形式,其以独特的多向空间网状整体织物为增强体,具有比模量大、比强度高等优点,能显著改善材料面外横向力学性能,有望替代传统层合材料面板以提高蜂窝夹芯板结构抗冲击性能。因此,深入研究3D七向编织复合材料面板基本力学性能,探寻3D七向编织复合材料铝蜂窝夹芯板低速冲击响应特性,揭示其冲击损伤机理及影响规律,对于发展纺织复合材料夹芯板结构优化设计分析方法具有重要的学术意义和工程应用价值。本文采用跨尺度方法研究3D编织复合材料铝蜂窝夹芯板低速冲击响应。首先,在细观尺度上,基于3D七向编织复合材料细观单胞模型,结合周期性边界条件和小变形假设条件,采用有限元方法,提出材料宏观等效弹性性能分析模型,实现了夹芯板面板等效性能的预测;随即,嵌入胞元组分材料失效准则和性能折减方案,采用非线性有限元方法,建立胞元材料在典型载荷作用下的渐...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究工作背景与意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 3D多向编织复合材料研究现状
        1.2.2 复合材料蜂窝夹芯板低速冲击研究现状
    1.3 主要研究内容
    1.4 论文结构安排
第二章 理论基础与关键技术
    2.1 纤维增强复合材料弹性本构理论与失效准则
    2.2 铝合金芯层弹塑性本构
    2.3 低速冲击非线性动力学基础
    2.4 跨尺度夹芯结构力学建模方法
    2.5 本章小结
第三章 3D七向编织复合材料面板基本力学性能研究
    3.1 引言
    3.2 参数化细观单胞模型
    3.3 细观单胞有限元力学建模
        3.3.1 周期性胞元网格离散
        3.3.2 组分材料本构关系
        3.3.3 胞元渐进损伤分析
        3.3.4 面板等效性能预测
    3.4 面板弹性性能预测
        3.4.1 等效弹性性能
        3.4.2 细观力学响应
        3.4.3 参数讨论与分析
    3.5 面板强度参数预测
        3.5.1 强度性能
        3.5.2 细观力学响应
        3.5.3 参数讨论与分析
    3.6 本章小结
第四章 3D七向编织复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤研究
    4.1 引言
    4.2 3D七向编织复合材料蜂窝夹芯板低速冲击损伤力学建模
        4.2.1 3D七向编织复合材料蜂窝夹芯板本构关系
        4.2.2 模型网格离散
        4.2.3 冲击接触定义
        4.2.4 约束、载荷与边界条件
    4.3 3D七向编织复合材料夹芯板低速冲击响应分析
        4.3.1 典型夹芯板力学结构建模
        4.3.2 对比分析与讨论
    4.4 参数讨论与分析
        4.4.1 编织工艺参数对结构冲击响应的影响
        4.4.2 冲击能量对结构冲击响应的影响
        4.4.3 芯层高度对结构冲击响应的影响
    4.5 本章小结
第五章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 后续工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果



本文编号：4041731