舰船复合材料结构“L”型连接节点的疲劳性能研究
发布时间：2021-10-30 16:59
与复合材料层合板组成的结构件相比,芯材的加入在等强度情况下,减轻结构重量,增加结构刚度。在综合考虑结构强度,刚度和重量情况下,有效利用层合板的强度功能,可使所设计结构较好的承载大吨位外载。因此,大型水面舰艇上层建筑采用轻质夹芯结构复合材料建造已成为未来发展的趋势。复合材料连接接头作为复合材料结构中的主要部件,构造复杂并且承受静载荷与交变疲劳载荷的联合作用,而设计人员通常比较关注它的疲劳寿命以及损伤失效等问题。为了使得复合材料自身的潜力能够得到充分的发挥,一个良好的预测材料疲劳寿命以及失效损伤的方法就显得特别的重要,这也是工程界迫切需要解决的问题。论文全面论述了夹芯复合材料结构的受力特点,结合已有的疲劳寿命模型及渐变累积损伤方法的假设条件与适用范围,分析了复合材料在静载及交变载荷作用下的累积损伤失效过程,综合材料的局部损伤与整体失效等多因素影响,应用Hashin三维疲劳失效分析准则,对复合材料三个正交方向的材料损伤进行了判定分析,提出了材料性能阶跃性退化准则。采用损伤力学理论推导了整体结构损伤状态参量表达式,在对各损伤参数进行可行性分析的基础上,建立了以剩余刚度为表征参量的复合材料结构的...
【文章来源】：中国舰船研究院北京市
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究现状
1.2.1 夹芯复合材料板疲劳损伤失效分析
1.2.2 夹芯复合材料连接接头疲劳失效及寿命预测
1.2.3 夹芯复合材料结构的受力分析及强度理论
1.2.4 夹层复合结构的受力理论
1.2.5 夹芯复合材料结构疲劳累积损伤分析模型
1.3 本文研究的主要内容及创新点
第二章 复合材料结构疲劳累积损伤及寿命预测
2.1 概述
2.2 累积损伤分析
2.2.1 损伤变量
2.2.2 损伤历程分析
2.2.3 损伤过程中的材料性能退化
2.2.4 损伤失效判定准则
2.3 寿命预测
第三章 夹芯复合材料板的疲劳试验
3.1 引言
3.2 试验方法
3.3 试验条件
3.3.1 试件类型及外观尺寸
3.3.2 试件编号
3.3.3 试验设备及工装
3.3.4 试验前试件质量评估
3.4 夹芯复合材料板极限静态试验
3.5 夹芯复合材料板疲劳性能试验研究
3.5.1 疲劳寿命测试结果
3.5.2 疲劳累积损伤过程分析
3.5.3 疲劳裂纹扩展分析
3.5.4 疲劳剩余刚度分析
3.6 小结
第四章 “L”型夹芯复合材料连接接头的疲劳实验
4.1 引言
4.2 试验方法
4.2.1 试验设备
4.2.2 试验工装
4.2.3 试验步骤
4.3 试验条件
4.3.1 试验对象及编号
4.3.2 试件尺寸
4.3.3 试件质量测前评估
4.4 夹芯复合材料连接接头静态极限试验
4.5 夹芯复合材料连接接头疲劳试验
4.5.1 疲劳寿命
4.5.2 剩余刚度
4.5.3 疲劳损伤模式演变与断裂
4.6 夹芯复合材料连接接头剩余刚度累积损伤模型
4.7 夹芯复合材料连接接头疲劳裂纹扩展分析
4.8 夹芯复合材料连接接头疲劳寿命预测
4.9 小结
第五章 结论与展望
5.1 全文总结
5.2 对今后工作的展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料层合板壳非线性力学的研究进展[J]. 刘人怀,薛江红. 力学学报. 2017(03)
[2]基于Zig-Zag模型夹层板平面波作用下声传输特性研究[J]. 洪明,王晴. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2010(03)
[3]考虑芯层离散特性的方形蜂窝夹层板自由振动分析[J]. 刘均,程远胜. 固体力学学报. 2009(01)
[4]复合材料RTM十字型接头疲劳性能对比实验研究[J]. 罗楚养,熊峻江,程泽林,李宏运,彭勃. 材料工程. 2009(01)
[5]先进复合材料与航空航天[J]. 杜善义. 复合材料学报. 2007(01)
[6]夹层板弯曲问题的Hoff理论的解析解[J]. 李跃军,程银水. 工程力学. 1998(01)
[7]正交各向异性夹层板的基本方程[J]. 刘畅,钟善桐,苗若愚. 吉林建筑工程学院学报. 1997(04)
[8]Reissner夹层板的弯曲、稳定和振动问题的解析解[J]. 程银水,朱锜. 北京建筑工程学院学报. 1993(01)
[9]Прусаков型夹层板的边界单元法[J]. 陈广霞,左铁镛,肖景容. 中南矿冶学院学报. 1993(02)
[10]Hoff型夹层板的边界积分方程法[J]. 王建国,黄茂光. 上海力学. 1992(03)
博士论文
[1]纤维增强复合材料的疲劳损伤模型及分析方法[D]. 张文姣.哈尔滨工业大学 2015
[2]碳纤维复合材料连接结构的失效强度及主要影响因素分析[D]. 唐玉玲.哈尔滨工业大学 2015
[3]金属蜂窝夹芯结构的疲劳行为研究[D]. 芦颉.哈尔滨工程大学 2011
[4]复合材料层合板冲击损伤及冲击后疲劳寿命研究[D]. 徐颖.南京航空航天大学 2007
[5]纤维增强层合复合材料分层损伤行为的研究[D]. 张凤鹏.东北大学 2000
硕士论文
[1]复合材料T型连接接头力学性能研究[D]. 马思敏.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3467093
【文章来源】：中国舰船研究院北京市
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 国内外研究现状
1.2.1 夹芯复合材料板疲劳损伤失效分析
1.2.2 夹芯复合材料连接接头疲劳失效及寿命预测
1.2.3 夹芯复合材料结构的受力分析及强度理论
1.2.4 夹层复合结构的受力理论
1.2.5 夹芯复合材料结构疲劳累积损伤分析模型
1.3 本文研究的主要内容及创新点
第二章 复合材料结构疲劳累积损伤及寿命预测
2.1 概述
2.2 累积损伤分析
2.2.1 损伤变量
2.2.2 损伤历程分析
2.2.3 损伤过程中的材料性能退化
2.2.4 损伤失效判定准则
2.3 寿命预测
第三章 夹芯复合材料板的疲劳试验
3.1 引言
3.2 试验方法
3.3 试验条件
3.3.1 试件类型及外观尺寸
3.3.2 试件编号
3.3.3 试验设备及工装
3.3.4 试验前试件质量评估
3.4 夹芯复合材料板极限静态试验
3.5 夹芯复合材料板疲劳性能试验研究
3.5.1 疲劳寿命测试结果
3.5.2 疲劳累积损伤过程分析
3.5.3 疲劳裂纹扩展分析
3.5.4 疲劳剩余刚度分析
3.6 小结
第四章 “L”型夹芯复合材料连接接头的疲劳实验
4.1 引言
4.2 试验方法
4.2.1 试验设备
4.2.2 试验工装
4.2.3 试验步骤
4.3 试验条件
4.3.1 试验对象及编号
4.3.2 试件尺寸
4.3.3 试件质量测前评估
4.4 夹芯复合材料连接接头静态极限试验
4.5 夹芯复合材料连接接头疲劳试验
4.5.1 疲劳寿命
4.5.2 剩余刚度
4.5.3 疲劳损伤模式演变与断裂
4.6 夹芯复合材料连接接头剩余刚度累积损伤模型
4.7 夹芯复合材料连接接头疲劳裂纹扩展分析
4.8 夹芯复合材料连接接头疲劳寿命预测
4.9 小结
第五章 结论与展望
5.1 全文总结
5.2 对今后工作的展望
参考文献
致谢
攻读博士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]复合材料层合板壳非线性力学的研究进展[J]. 刘人怀,薛江红. 力学学报. 2017(03)
[2]基于Zig-Zag模型夹层板平面波作用下声传输特性研究[J]. 洪明,王晴. 江苏科技大学学报(自然科学版). 2010(03)
[3]考虑芯层离散特性的方形蜂窝夹层板自由振动分析[J]. 刘均,程远胜. 固体力学学报. 2009(01)
[4]复合材料RTM十字型接头疲劳性能对比实验研究[J]. 罗楚养,熊峻江,程泽林,李宏运,彭勃. 材料工程. 2009(01)
[5]先进复合材料与航空航天[J]. 杜善义. 复合材料学报. 2007(01)
[6]夹层板弯曲问题的Hoff理论的解析解[J]. 李跃军,程银水. 工程力学. 1998(01)
[7]正交各向异性夹层板的基本方程[J]. 刘畅,钟善桐,苗若愚. 吉林建筑工程学院学报. 1997(04)
[8]Reissner夹层板的弯曲、稳定和振动问题的解析解[J]. 程银水,朱锜. 北京建筑工程学院学报. 1993(01)
[9]Прусаков型夹层板的边界单元法[J]. 陈广霞,左铁镛,肖景容. 中南矿冶学院学报. 1993(02)
[10]Hoff型夹层板的边界积分方程法[J]. 王建国,黄茂光. 上海力学. 1992(03)
博士论文
[1]纤维增强复合材料的疲劳损伤模型及分析方法[D]. 张文姣.哈尔滨工业大学 2015
[2]碳纤维复合材料连接结构的失效强度及主要影响因素分析[D]. 唐玉玲.哈尔滨工业大学 2015
[3]金属蜂窝夹芯结构的疲劳行为研究[D]. 芦颉.哈尔滨工程大学 2011
[4]复合材料层合板冲击损伤及冲击后疲劳寿命研究[D]. 徐颖.南京航空航天大学 2007
[5]纤维增强层合复合材料分层损伤行为的研究[D]. 张凤鹏.东北大学 2000
硕士论文
[1]复合材料T型连接接头力学性能研究[D]. 马思敏.哈尔滨工业大学 2014
本文编号：3467093
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