纤维增强复合材料热膨胀问题的二元模型

发布时间：2017-09-15 16:38

  本文关键词：纤维增强复合材料热膨胀问题的二元模型

  更多相关文章： 纤维增强复合材料 二元模型 热膨胀系数

【摘要】：纤维增强复合材料,在航空航天、汽车船舶、土木建筑、体育休闲等方面得到了非常广泛的应用,而其在各种高低温环境下的性能研究已成为复合材料性能研究的一个重要方向。为分析纤维增强复合材料的宏观热膨胀行为,在有限元方法的框架内建立了相应的热膨胀分析的二元模型。该模型将纤维束简化为杆件,只计入其轴向的变形和应力；基体材料和纤维的横向性能则简化为具有等效刚度和热变形的介质,采用三维实体单元模拟,单纤维杆单元和等效介质的热膨胀系数按应变等效的原则确定。杆单元通过多点约束与实体单元连接成一体,形成纤维增强复合材料的整体分析模型。等效介质分别采用均匀各向同性材料和均匀正交各向异性材料两种模型分析。通过将该二元模型在ABAQUS软件平台上实现,计算预测了单向纤维增强板和层合板的宏观热膨胀系数,其结果与理论预测及三维有限元分析结果基本一致,表明了本文模型、方法的有效性,进而分析了纤维体积分数、编织角度、铺层顺序等因素对复合材料热膨胀系数的影响。基于ABAQUS用户子程序开发,将二元模型运用到微膨胀构件的设计以及结构热应力分析,为纤维增强复合材料热膨胀设计以及工程应用提供参考。本文将纤维增强复合材料二元模型推广到热膨胀行为的分析中,研究方法、内容与结果对纤维增强复合材料结构的热膨胀分析以及材料的设计具有一定的参考意义。
【关键词】：纤维增强复合材料 二元模型 热膨胀系数
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB332
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-20
• 1.1 纤维增强复合材料热膨胀分析概述11-12
• 1.2 纤维增强复合材料热膨胀实验研究12-14
• 1.3 纤维增强复合材料热膨胀理论分析14-16
• 1.4 纤维增强复合材料热膨胀数值模拟16-17
• 1.5 纺织复合材料二元模型17-18
• 1.6 本文主要研究内容18-20
• 2 纤维增强复合材料热膨胀分析的二元模型20-33
• 2.1 几种热膨胀系数预测20-21
• 2.2 基于各向同性等效介质的二元模型21-24
• 2.3 基于正交各向异性等效介质的二元模型24-25
• 2.4 二元模型在ABAQUS软件平台的实现25-29
• 2.5 二元模型算例29-32
• 2.6 本章小结32-33
• 3 单向纤维增强复合材料的热膨胀分析33-53
• 3.1 有限元计算模型33-44
• 3.1.1 等效介质为各向同性的二元模型34-37
• 3.1.2 等效介质为各向异性的二元模型37-40
• 3.1.3 单向纤维增强复合材料实体模型40-44
• 3.2 数值结果对比分析44-47
• 3.3 材料参数对计算结果的影响47-52
• 3.3.1 纤维体积分数与热膨胀系数的关系47-49
• 3.3.2 不同纤维的热膨胀系数49-51
• 3.3.3 不同基体的热膨胀系数51-52
• 3.4 本章小结52-53
• 4 对称层合板复合材料的热膨胀分析53-65
• 4.1 正交对称层合板的宏观热膨胀系数53-55
• 4.2 米字双正交铺层方式下的热膨胀系数55-57
• 4.3 交叉铺层层合板热膨胀系数与角度关系57-59
• 4.4 交叉铺层与单向铺层组合层合板膨胀系数59-61
• 4.5 微膨胀层合板铺层设计61-64
• 4.5.1 设计指标62
• 4.5.2 具体设计方案及结果62-64
• 4.6 本章小结64-65
• 5 结构热应力二元模型分析65-74
• 5.1 带孔板的热膨胀计算65-69
• 5.1.1 有限元建模66-67
• 5.1.2 数值结果与分析67-69
• 5.2 带孔板的复杂加载计算69-73
• 5.3 本章小结73-74
• 6 总结和展望74-76
• 6.1 总结74-75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-81
• 作者简历81

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李书良;顾靖伟;李国才;史宏斌;侯晓;;编织参数对轴编C/C复合材料热膨胀系数的影响[J];固体火箭技术;2012年05期

2 汪星明;邢誉峰;;三维编织复合材料研究进展[J];航空学报;2010年05期

3 廖晓玲;李贺军;孙国栋;李克智;;3D C/C复合材料的热膨胀性能[J];新型炭材料;2010年01期

4 成玲;;碳/环氧编织复合材料热膨胀特性分析[J];固体火箭技术;2010年01期

5 钱伯章;;碳纤维应用的最新进展[J];国外塑料;2009年10期

6 刘兵山;燕瑛;田金梅;;纤维增强对称层合复合材料的宏观热膨胀系数研究[J];强度与环境;2008年05期

7 武高辉;宋美慧;王宁;;二维碳纤维/镁基复合材料的力学和热膨胀性能[J];机械工程材料;2008年03期

8 林德春;潘鼎;高健;陈尚开;;碳纤维复合材料在航空航天领域的应用[J];玻璃钢;2007年01期

9 叶列平;冯鹏;;FRP在工程结构中的应用与发展[J];土木工程学报;2006年03期

10 孙志刚,宋迎东,高希光,高德平;细观结构对复合材料热膨胀系数的影响研究[J];应用力学学报;2004年02期

，

本文编号：857697