《南京航空航天大学》2011年博士论文

发布时间：2016-06-30 14:09

  本文关键词：复合材料层板高速冲击损伤研究，由笔耕文化传播整理发布。

《南京航空航天大学》 2011年

复合材料层板高速冲击损伤研究

古兴瑾  

【摘要】：纤维增强复合材料以其优异的综合力学性能，在航空航天以及防护装甲等领域得到了广泛的应用，深入研究其弹道性能和高速冲击损伤特性，详细分析侵彻破坏过程及失效机理，不仅是结构生存力研究的主要内容，而且是结构抗战伤设计的重要基础，已成为当前复合材料领域的研究重点和热点之一。本文采用理论分析与数值计算相结合的方法，围绕复合材料层板动态本构模型、抗弹性能和损伤特性展开系统的研究,主要内容包括： （1）针对任意角度铺层的复合材料层合薄板，基于高速冲击过程中的能量守恒，建立了复合材料层板高速冲击问题的力学分析模型。该模型考虑了纤维断裂，基体裂纹和分层三种主要损伤形式。根据高应变率下单层板的本构关系，采用一维应力波的传播理论，计算复合材料层板冲击后的变形区尺寸和层板应变场，利用能量守恒迭代求解弹体的冲击剩余速度和弹靶接触力等参量，着重研究了复合材料层合薄板高速冲击中的损伤面积和形状，探讨了冲击速度、弹体直径以及靶板铺层情况对损伤形状和大小的影响规律。 （2）根据纤维增强复合材料的宏观和细观结构，基于纤维的线弹性假设和基体的粘弹性假设，推导了单向纤维增强复合材料层板材料主方向上的应力应变关系。在此基础上，结合三维Hashin失效准则，建立了单向复合材料三维粘弹性损伤本构模型。针对复合材料层合薄板，采用复合材料板壳理论，推导了高应变率下的一阶剪切层板理论，结合二维Hashin失效准则，建立了复合材料层板二维粘弹性损伤本构模型。 （3）在二维粘弹性损伤本构的基础上，采用非线性有限元方法，应用ABAQUS软件及其材料用户子程序VUMAT建立复合材料薄板高速冲击损伤有限元分析模型。模型中考虑了复合材料在高速冲击过程中的应变率强化效应，结合Hashin失效准则，模拟了复合材料层板高速冲击损伤破坏过程，，通过数值分析深入探讨了相关参数对弹道性能和损伤特性的影响规律。 （4）从复合材料层板的细观结构出发，在有限元建模中引入界面单元模拟层板的层间分层，采用三维粘弹性损伤本构模型模拟单层板的力学特性，建立了复合材料层合厚板高速冲击损伤三维有限元分析模型。深入研究高速冲击下复合材料层板的弹道性能和损伤特征，重点分析了高速冲击损伤沿厚度方向上的变化规律。通过数值分析深入探讨了相关参数对复合材料层板弹道性能和损伤特征的影响规律，获得了一些有价值的结论。 （5）基于ABAQUS软件平台，建立复合材料加筋壁板高速冲击损伤有限元分析模型，分析不同结构形式下复合材料加筋壁板高速冲击后的损伤特性和抗弹性能，详细讨论结构参数对损伤结果的影响。

【关键词】：
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TB33
【目录】：

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1 杜忠华,赵国志,王晓鸣,欧阳春;复合材料层合板抗弹性的工程分析模型[J];兵器材料科学与工程;2002年01期

2 梅志远,朱锡,刘燕红;混杂纤维增强材料板抗侵彻数值仿真及实验验证[J];兵工学报;2003年03期

3 姜春兰,李明,王在成,马晓青;聚乙烯纤维增强复合材料的动态力学响应特性[J];北京理工大学学报;2001年02期

4 刘国权,杨大峰,梅树清;防弹用纤维复合材料最佳树脂含量研究[J];玻璃钢/复合材料;2001年02期

5 尚嘉兰,白以龙,沈乐天,李天佑,蔡小烨;酚醛玻璃钢动态本构关系的实验研究[J];爆炸与冲击;1990年01期

6 汪洋,夏源明;单向KFRP的应变率相关的本构方程[J];爆炸与冲击;2000年03期

7 陈思颖,黄晨光,段祝平;几种高性能纤维束的冲击动力学性能实验研究[J];爆炸与冲击;2003年04期

8 孙紫建;王礼立;;高应变率大变形下的聚丙烯/尼龙共混高聚物损伤型本构特性[J];爆炸与冲击;2006年06期

9 杜忠华,王戈冰,沈培辉,赵国志;陶瓷/Kevlar复合材料靶板抗弹性能分析模型[J];弹道学报;2003年02期

10 顾伯洪;织物弹道贯穿性能分析计算[J];复合材料学报;2002年06期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 张华鹏;防弹材料冲击破坏机理及其纤维的衰减规律[D];东华大学;2002年

2 王元博;纤维增强层合材料的抗弹性能和破坏机理研究[D];中国科学技术大学;2006年

3 王峰;有限元方法及其在高速碰撞中的应用[D];中国科学技术大学;2007年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨超,张振,李桂珍;2001年我国工程塑料应用进展[J];工程塑料应用;2002年07期

2 黄玉松;郑威;辛培训;王玲;李宁;汪得功;;贝壳珍珠层结构仿生复合材料研究[J];工程塑料应用;2008年10期

3 虢忠仁;杜文泽;王树伦;金子明;钟蔚华;;芳纶纤维抗弹复合材料研究进展[J];工程塑料应用;2009年01期

4 程选生;杜永峰;;正交各向异性钢筋混凝土板结构弹性常数的确定[J];四川建筑科学研究;2006年05期

5 周静南;廖绍凯;;纳米橡胶增韧环氧树脂性能研究[J];四川建筑科学研究;2010年03期

6 侯海量;朱锡;刘志军;谷美邦;梅志远;;船用轻型陶瓷复合装甲抗弹性能实验研究[J];兵器材料科学与工程;2007年03期

7 彭霞锋;王庭辉;刘筱玲;宋顺成;李国斌;;金属丝束的动态拉伸测试及动态拉伸性能[J];兵器材料科学与工程;2008年04期

8 黄烨;郑世杰;;基于模糊推理的复合材料柔性梁损伤识别研究[J];兵器材料科学与工程;2010年04期

9 宁素娟;王帮峰;卢吉云;陆孟雄;;基于碳纤维增强复合材料的柔性蒙皮性能研究[J];兵器材料科学与工程;2011年01期

10 朱锡,梅志远,徐顺棋,冯文山;高速破片侵彻舰用复合装甲模拟实验研究[J];兵工学报;2003年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 艾浩;董春迎;;非对称复合材料层合板多稳态构型分析[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年

2 马毓;赵启林;江克斌;;树脂基复合材料连接技术研究现状及在桥梁工程中的应用和发展[A];2011复合材料桥梁技术研讨会论文集[C];2011年

3 朱坤宁;万水;;复合材料桥面板截面参数分析与设计研究[A];2011复合材料桥梁技术研讨会论文集[C];2011年

4 张涛;卓静;;泊松效应对碳纤维板材拉伸强度的影响研究[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年

5 沈观林;;复合材料与结构的力学性能测试技术及“复合材料力学”课程教学[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集（下册）[C];2008年

6 王翔;王波;矫桂琼;;平纹编织C/SiC压剪复杂应力状态试验研究[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集（下册）[C];2008年

7 匡国强;张晓晶;;Z-pin增韧复合材料层压板面内刚度预报[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集（下册）[C];2008年

8 江五贵;冯西桥;南策文;;多层陶瓷电容器残余热应力的三维模型[A];损伤、断裂与微纳米力学进展：损伤、断裂与微纳米力学研讨会论文集[C];2009年

9 李裕春;徐全军;刘强;沈蔚;毛益明;范磊;;平头弹冲击作用下平纹织物的动态响应分析[A];第九届全国冲击动力学学术会议论文集（上册）[C];2009年

10 邱剑;高存法;戴相花;;含椭圆孔压电层合板的弯曲问题研究[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 张华;冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究[D];昆明理工大学;2009年

2 庞世红;夹层玻璃等效厚度研究[D];中国建筑材料科学研究总院;2009年

3 王旭;基于声发射技术的聚乙烯自增强复合材料损伤模式识别研究[D];东华大学;2010年

4 竺铝涛;纤维力学性质应变率效应和针织复合材料弹道冲击破坏机理[D];东华大学;2010年

5 肖卫国;节理岩体本构模型和其细观力学方法理论研究[D];北京交通大学;2011年

6 马志勇;大型风电叶片结构设计方法研究[D];华北电力大学（北京）;2011年

7 关宏波;GFRP套管钢筋混凝土组合结构的研究[D];大连理工大学;2011年

8 钟卫洲;复合材料弹侵彻靶体的动力学行为研究[D];西南交通大学;2010年

9 杨震琦;层状复合结构动态力学行为及应力波传播特性研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

10 段华波;基于加热改性处理的废线路板资源化过程及作用机制研究[D];清华大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 赵章;复合材料薄壁梁的耦合静变形及其振动特性研究[D];山东科技大学;2010年

2 邹宗勇;建筑膜材料力学性能研究[D];浙江理工大学;2010年

3 辛栋;纤维增强聚合物复合材料力学性能的数值预测[D];郑州大学;2010年

4 邵海洋;结晶聚合物细观力学分析[D];郑州大学;2010年

5 董泽民;基于VCFEM的颗粒增强高聚物宏细观双尺度模拟[D];郑州大学;2010年

6 董权;钢索试验装置改进研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

7 黄铖;无人艇的有限元参数化建模与变截面优化方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

8 徐珊珊;综合集成桅杆结构抗爆及防护特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

9 王炜;一种船用基座结构动态力学特性的数值仿真[D];哈尔滨工程大学;2010年

10 王文杰;C/E复合材料“以磨代铣”试验研究[D];大连理工大学;2010年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 朱锡,张振中,刘润泉,王军;混杂纤维增强复合材料抗弹丸穿甲的实验研究[J];兵器材料科学与工程;2000年01期

2 赵士达 ,沈乐天 ,赵双录;用于材料动态性能实验的单级轻气炮[J];兵工学报;1985年04期

3 马晓青 ,周兰庭 ,隋树元;用橡皮泥模拟高速碰撞的实验研究[J];兵工学报;1989年02期

4 孙庚辰,谈庆明,赵成修,葛学真;金属厚靶的超高速碰撞开坑实验[J];兵工学报;1994年01期

5 姜春兰,陈放,李明,马晓青;钨球对陶瓷/铝复合靶的侵彻与贯穿[J];兵工学报;2001年01期

6 张佐光，李岩，殷立新，梁志勇;防弹芳纶复合材料实验研究[J];北京航空航天大学学报;1995年03期

7 刘瑞朝,何满潮,任辉启,施鹏;射弹侵彻中的攻角效应[J];北京理工大学学报;2003年01期

8 刘国权,杨大峰,梅树清;防弹用纤维复合材料最佳树脂含量研究[J];玻璃钢/复合材料;2001年02期

9 金宏彬,丁辛;复合材料弹道冲击性能研究进展[J];玻璃钢/复合材料;2002年02期

10 浣石 ,薛鸿陆;冲击波起爆炸药的拉格朗日分析方法[J];爆炸与冲击;1985年03期

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1 徐建波;长杆射弹对混凝土的侵彻特性研究[D];国防科学技术大学;2001年

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1 孙宝忠;分离式Hopkinson杆及纤维增强复合材料拉压性质的应变率效应[D];东华大学;2004年

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1 丁克伟，茆会勇，裴桂珠;复合材料层板分层伴以横向裂纹扩展的层间应力分析[J];安徽建筑工业学院学报;1994年01期

2 蒋持平;复合材料层板分级模型的研究与展望[J];力学与实践;1996年05期

3 白震平,韩小平;复合材料层板动态力学性能和本构关系研究[J];陕西工学院学报;2000年03期

4 杨加明,孙良新;用高阶剪切变形理论分析复合材料层板的中等大挠度[J];南京航空航天大学学报;2003年05期

5 万志敏;赵承杰;李海涛;钱红锋;;复合材料层板在疲劳下的剩余刚度衰退理论[J];材料科学与工艺;1993年01期

6 刘文庆,孟彩玲;多向复合材料层板弹性模量的计算[J];纤维复合材料;2000年04期

7 舒小平;层间弱粘贴复合材料层板的热弹性脱层[J];工程力学;2002年03期

8 郭永良,刘兴秋,万志敏;循环加载条件下复合材料层板的剩余刚度试验研究[J];理化检验.物理分册;2004年10期

9 郁青;何春霞;;无损检测技术在复合材料检测中的应用[J];工程与试验;2009年02期

10 夏焜,张行;复合材料层板层间应力分析的能量法[J];复合材料学报;1986年01期

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1 彭刚;冯家臣;刘原栋;王丹勇;王绪财;;复合材料层板冲击剪切实验技术分析与讨论[A];第六届全国爆炸力学实验技术学术会议论文集[C];2010年

2 顾志芬;崔德渝;;复合材料层板的损伤研究[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年

3 杨加明;孙良新;;高阶剪切变形理论下三边夹紧一边铰支复合材料层板的几何非线性分析[A];复合材料：生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年

4 崔德渝;顾志芬;;复合材料层板损伤问题研究[A];中国科协2001年学术年会分会场特邀报告汇编[C];2001年

5 崔德渝;顾志芬;;复合材料层板损伤起始问题研究[A];复合材料：生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年

6 张根全;潘俊德;;固支复合材料层板自由振动的Rayleigh-Ritz解中的剪切闭锁[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2001年

7 张二亮;张卫红;;纤维增强复合材料层板的材料／结构一体化设计[A];第十六届玻璃钢/复合材料学术年会论文集[C];2005年

8 尹凯;于志成;矫桂琼;;一种减小复合材料层板Ⅱ型层间断裂韧性测试值离散度的改进方法[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年

9 沈成武;杨吉新;唐小兵;;细胞自动机方法在复合材料层板弯曲中的应用[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年

10 顾志芬;崔德渝;;复合材料层合板分层损伤研究[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 王彦;[N];文汇报;2008年

2 翁惠娟;[N];深圳特区报;2007年

3 张晓松;[N];中国高新技术产业导报;2006年

4 张晓松;[N];经济参考报;2006年

5 王淑萍　齐传新 翟金伦;[N];经理日报;2007年

6 ;[N];华夏时报;2001年

7 鼎冲;[N];解放军报;2003年

8 毕明;[N];中国食品质量报;2003年

9 教授 沈国权;[N];解放军报;2006年

10 刘林森;[N];中国经济导报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 古兴瑾;复合材料层板高速冲击损伤研究[D];南京航空航天大学;2011年

2 赵丽军;复合材料层板损伤和短纤维层间增韧的细观力学研究[D];东北大学;2010年

3 杨加明;湿热环境下复合材料层合板的几何非线性分析[D];南京航空航天大学;2005年

4 赵光明;无网格方法及其在冲击动力学中的应用研究[D];西南交通大学;2006年

5 王志华;W_f/Zr基块体金属玻璃复合材料及其高速冲击行为[D];南京理工大学;2006年

6 肖毅华;有限元法与光滑粒子法的耦合算法研究[D];湖南大学;2012年

7 于栋利;碳氮化合物合成方法及其晶体结构的研究[D];燕山大学;2002年

8 张晓晴;陶瓷/金属复合靶板受变形弹体撞击问题的研究[D];太原理工大学;2003年

9 周杰;炮弹弹体毛坯精密热成形数值模拟仿真与试验研究[D];重庆大学;2003年

10 徐建波;长杆射弹对混凝土的侵彻特性研究[D];国防科学技术大学;2001年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张二亮;复合材料层合结构减重优化与瞬态传热分析方法[D];西北工业大学;2006年

2 余会凌;真空吸夹具中的非线性有限元分析及应用研究[D];东南大学;2006年

3 肖攀;高速冲击挤进问题的动力学建模与瞬态有限元分析[D];南京理工大学;2003年

4 李思忠;高速冲击条件下PVDF传感元件测压技术及其工程应用[D];四川大学;2001年

5 李向华;复合材料结构较高速冲击的力学分析[D];南京航空航天大学;2002年

6 袁江波;超声振动拉丝机理及实际应用实验研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

7 高相胜;复合材料层板的分层扩展三维有限元分析[D];东北大学;2008年

8 林智育;基于杂交应力有限元的Global-Local方法及损伤层板剩余强度研究[D];南京航空航天大学;2004年

9 杨常青;两种结构钢的动态断裂研究[D];中北大学;2007年

10 奚弘甲;无铅BGA焊点脆性测试方法与设备研究[D];华中科技大学;2008年

  本文关键词：复合材料层板高速冲击损伤研究，由笔耕文化传播整理发布。

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