基于率相关粘接界面模型的夹芯复合材料结构极限强度研究
发布时间：2021-08-01 05:40
随着复合材料在航天航空领域的成功,以及一些新型船舶对减重和声、磁性能要求的不断提高,以层合玻璃纤维布为面板、硬质泡沫为芯材的夹芯复合材料结构因其比强度高、低磁性和可设计性等优点,已被称为极具发展前景的新型结构功能材料,在舰船结构中的应用越来越广泛。为了进一步地提高夹芯复合材料结构的设计性能,安全性和经济性,需要对此种结构的极限承载力进行充分的研究。然而夹芯复合材料结构的断裂事故往往是在低于材料强度的情况下发生的,主要原因就是由于面板和芯体材料属性的不连续,在制造和服役过程中不可避免的出现裂纹和损伤,面/芯界面失效是夹芯复合材料最为普遍的损伤形式,同时也是造成结构力学性能发生大幅退化的主要原因。因此对面/芯界面的力学性能进行分析和合理的模拟和评估是十分必要的。基于弹塑性断裂力学发展起来的内聚力理论由于可以同时预测裂纹的萌生和扩展,还避免了裂纹尖端的应力奇异性,广泛的应用于界面裂纹的扩展模拟中。因此采用内聚力理论对界面的力学行为进行模拟,并且在夹芯复合材料的极限强度分析中考虑界面脱粘对结构强度的影响是十分有必要的。鉴于此,本文的主要研究工作有以下四个方面:首先,介绍了内聚力模型的原理和不同...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
维斯比级隐身护卫舰
更好的耐腐蚀性以对应复杂的海洋环境，其导热系数低，隔热性能好的特点还适用于救生艇、冷藏船等特殊用途的船舶。此外复合材料由于具有非磁性，还是建造军用隐身舰船不可缺少的材料[20]。复合材料凭借着自身独有的优势，在船舶修理领域中也占有一席之地[21]。复合材料正在逐渐改变船舶建造行业的经典标准，目前国内外各大船级社都已经颁布了有关复合材料船的入级和建造规范。可以预见在不久的将来，复合材料将逐渐取代木材和金属材料在船舶建造中的地位[22,23]。在对复合材料的研究过程中，研究人员发现在保证的相同承载能力的前提下，复合材料采用夹芯结构时其重量要远远的小于传统的实体的层状结构。人们将采用夹芯结构的复合材料称为夹芯复合材料，其是一种由上、下面板和芯体胶接而成的多相材料结构形式，如图 1.2 所示：
Polyurethane，PUR）、聚醚酰亚胺(Polyetherimide，PEI) 及聚甲基丙烯酰亚 polymethacrylimide，PMI) 等[30]。PVC 树脂是目前船用夹芯复合材料中应用得最广泛的芯材材料，根据其范围的不同，可分为非交联 PVC 树脂（又称线性 PVC）和交联 PVC 树脂。所谓交联指的是在 PVC 树脂的成型过程中在氯乙烯单体聚合体系中加入双烯和多烯的交联剂。与未交联的 PVC 树脂相比，交联 PVC 树脂的强度和都较高，只是韧性较低，在船舶行业中通常用于强度要求较高的地方如舱壁板和上层建筑等。未交联的 PVC 树脂则具有良好的韧性、耐疲劳性能、抗性能和能量吸收能力，因此常用于船底板和舭部这种受冲击载荷较大的构部位。3）夹芯复合材料的力学特点一、夹芯结构在载荷传递上的方式与工字梁相似，上下面板强度高、模，且分布在远离中性轴的位置主要承受面内拉压应力，相当于工字梁中的翼板，轻质的芯材夹在上下表层之间并分散剪切应力，类似于工字梁中的（如图 1.3）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于内聚力模型的改性双基推进剂断裂特性研究[J]. 郑健,余家泉,周长省,贾登. 推进技术. 2016(11)
[2]泡沫夹层结构复合材料的研究进展[J]. 徐竹. 合成材料老化与应用. 2016(04)
[3]复合材料蜂窝夹层结构T型接头拉伸性能研究[J]. 徐云研,程小全,张纪奎,郦正能. 工程力学. 2015(07)
[4]面板厚度对复合材料夹层梁整体及局部弯曲力学性能影响[J]. 张富宾,刘伟庆,齐玉军,方海. 玻璃钢/复合材料. 2015(05)
[5]复合材料在海洋船舶中的应用[J]. 施军,黄卓. 玻璃钢/复合材料. 2012(S1)
[6]基于Abaqus的有限元渐进损伤强度分析[J]. 孔祥宏,王志瑾. 计算机应用与软件. 2012(10)
[7]船舶复合材料国外最新进展[J]. 司卫华. 塑料工业. 2011(06)
[8]基于Hashin准则的单层板渐进失效分析[J]. 刘勇,陈世健,高鑫,康兴无. 装备环境工程. 2010(01)
[9]Z-pin增强对泡沫夹层结构弯曲和振动性能的影响[J]. 杜龙,矫桂琼,黄涛,李朝光. 材料科学与工艺. 2009(06)
[10]Z-pins对层合复合材料非对称分层增韧作用参数分析——Ⅰ型层间韧性[J]. 孙先念,刘书田. 复合材料学报. 2009(05)
博士论文
[1]玻璃纤维增强树脂基复合材料的细观破坏研究[D]. 孙丽莉.山东大学 2009
[2]含损伤复合材料夹层板和加筋板的损伤扩展与破坏研究[D]. 白瑞祥.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]复合材料夹芯板沉头螺栓连接的强度研究[D]. 陈夏良.武汉理工大学 2016
[2]混杂纤维复合材料夹芯结构静载下数值模拟[D]. 王孟孟.哈尔滨工业大学 2011
[3]内聚力模型的分析及有限元子程序开发[D]. 黄刘刚.郑州大学 2010
本文编号：3314929
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：155 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
维斯比级隐身护卫舰
更好的耐腐蚀性以对应复杂的海洋环境，其导热系数低，隔热性能好的特点还适用于救生艇、冷藏船等特殊用途的船舶。此外复合材料由于具有非磁性，还是建造军用隐身舰船不可缺少的材料[20]。复合材料凭借着自身独有的优势，在船舶修理领域中也占有一席之地[21]。复合材料正在逐渐改变船舶建造行业的经典标准，目前国内外各大船级社都已经颁布了有关复合材料船的入级和建造规范。可以预见在不久的将来，复合材料将逐渐取代木材和金属材料在船舶建造中的地位[22,23]。在对复合材料的研究过程中，研究人员发现在保证的相同承载能力的前提下，复合材料采用夹芯结构时其重量要远远的小于传统的实体的层状结构。人们将采用夹芯结构的复合材料称为夹芯复合材料，其是一种由上、下面板和芯体胶接而成的多相材料结构形式，如图 1.2 所示：
Polyurethane，PUR）、聚醚酰亚胺(Polyetherimide，PEI) 及聚甲基丙烯酰亚 polymethacrylimide，PMI) 等[30]。PVC 树脂是目前船用夹芯复合材料中应用得最广泛的芯材材料，根据其范围的不同，可分为非交联 PVC 树脂（又称线性 PVC）和交联 PVC 树脂。所谓交联指的是在 PVC 树脂的成型过程中在氯乙烯单体聚合体系中加入双烯和多烯的交联剂。与未交联的 PVC 树脂相比，交联 PVC 树脂的强度和都较高，只是韧性较低，在船舶行业中通常用于强度要求较高的地方如舱壁板和上层建筑等。未交联的 PVC 树脂则具有良好的韧性、耐疲劳性能、抗性能和能量吸收能力，因此常用于船底板和舭部这种受冲击载荷较大的构部位。3）夹芯复合材料的力学特点一、夹芯结构在载荷传递上的方式与工字梁相似，上下面板强度高、模，且分布在远离中性轴的位置主要承受面内拉压应力，相当于工字梁中的翼板，轻质的芯材夹在上下表层之间并分散剪切应力，类似于工字梁中的（如图 1.3）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于内聚力模型的改性双基推进剂断裂特性研究[J]. 郑健,余家泉,周长省,贾登. 推进技术. 2016(11)
[2]泡沫夹层结构复合材料的研究进展[J]. 徐竹. 合成材料老化与应用. 2016(04)
[3]复合材料蜂窝夹层结构T型接头拉伸性能研究[J]. 徐云研,程小全,张纪奎,郦正能. 工程力学. 2015(07)
[4]面板厚度对复合材料夹层梁整体及局部弯曲力学性能影响[J]. 张富宾,刘伟庆,齐玉军,方海. 玻璃钢/复合材料. 2015(05)
[5]复合材料在海洋船舶中的应用[J]. 施军,黄卓. 玻璃钢/复合材料. 2012(S1)
[6]基于Abaqus的有限元渐进损伤强度分析[J]. 孔祥宏,王志瑾. 计算机应用与软件. 2012(10)
[7]船舶复合材料国外最新进展[J]. 司卫华. 塑料工业. 2011(06)
[8]基于Hashin准则的单层板渐进失效分析[J]. 刘勇,陈世健,高鑫,康兴无. 装备环境工程. 2010(01)
[9]Z-pin增强对泡沫夹层结构弯曲和振动性能的影响[J]. 杜龙,矫桂琼,黄涛,李朝光. 材料科学与工艺. 2009(06)
[10]Z-pins对层合复合材料非对称分层增韧作用参数分析——Ⅰ型层间韧性[J]. 孙先念,刘书田. 复合材料学报. 2009(05)
博士论文
[1]玻璃纤维增强树脂基复合材料的细观破坏研究[D]. 孙丽莉.山东大学 2009
[2]含损伤复合材料夹层板和加筋板的损伤扩展与破坏研究[D]. 白瑞祥.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]复合材料夹芯板沉头螺栓连接的强度研究[D]. 陈夏良.武汉理工大学 2016
[2]混杂纤维复合材料夹芯结构静载下数值模拟[D]. 王孟孟.哈尔滨工业大学 2011
[3]内聚力模型的分析及有限元子程序开发[D]. 黄刘刚.郑州大学 2010
本文编号：3314929
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