复合材料层合板疲劳累积损伤分析研究

发布时间：2017-10-15 05:35

  本文关键词：复合材料层合板疲劳累积损伤分析研究

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【摘要】：纤维增强树脂基复合材料(Fiber Reinforced Plastic,简称FRP)具有比强度高、比刚度大、材料各向异性、抗疲劳性能佳以及成型工艺好等优点,已被广泛应用于飞机和宇航飞行器上。因为飞机所受载荷为循环变载荷,结构件的破坏形式多为疲劳破坏,然而考虑到复合材料疲劳机理的复杂性,复合材料结构件经常采用静强度设计覆盖疲劳设计,这影响了其减重性能的发挥。为了飞机性能的提高,需要进一步发挥复合材料的功效。因此,深入研究FRP的疲劳损伤和寿命设计,具有重要的工程价值和理论意义。本文基于ABAQUS软件平台进行二次开发,编写子程序实现FRP三维疲劳累积损伤分析功能。对建立的模型进行模块化设计,选定包含分层失效模式的Hashin-Ye失效准则对单元进行失效判断,采用剩余刚度—剩余强度关联模型和Camanho材料退化模型对疲劳过程中的单元进行材料性能折减,利用疲劳损伤等效累积,建立起疲劳累积损伤的有限元分析流程。利用算例中的玻璃纤维增强复合材料(Glass Fiber Reinforced Plastic,简称GFRP)的疲劳试验结果,拟合S-N曲线和剩余刚度-剩余强度关联模型参数。将数据代入本文模型,对六种不同铺层形式的层合板进行了疲劳寿命和剩余刚度的预测,并与试验值进行了对比。结果表明,本文模型能较好地预测除准各向同性层合板以外的层合板的疲劳行为。
【关键词】：复合材料 疲劳累积损伤 有限元分析
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V258
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 引言8
• 1.2 国内外研究现状8-15
• 1.2.1 疲劳寿命模型9-10
• 1.2.2 剩余强度模型10-11
• 1.2.3 剩余刚度模型11-13
• 1.2.4 耗散能模型13-14
• 1.2.5 疲劳渐进损伤模型14-15
• 1.3 本文的研究内容15-17
• 2 复合材料层合板疲劳累积损伤有限元分析方法17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 复合材料层合板疲劳累积损伤模型17-22
• 2.2.1 应力分析17
• 2.2.2 疲劳失效准则17-19
• 2.2.3 材料性能退化19-22
• 2.2.4 疲劳损伤等效累积22
• 2.3 疲劳累积损伤有限元分析程序设计与实现22-26
• 2.3.1 循环载荷施加的两个假设22-23
• 2.3.2 疲劳累积损伤有限元分析程序设计23-25
• 2.3.3 疲劳累积损伤有限元分析流程25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 静载荷下有限元模型验证与分析27-34
• 3.1 引言27
• 3.2 玻璃纤维增强复合材料层合板静强度分析算例27-33
• 3.2.1 层合板几何尺寸和材料参数27-29
• 3.2.2 有限元模型和边界条件29-30
• 3.2.3 不同情况下计算结果对比30-31
• 3.2.4 层合板静力下损伤失效过程分析31-33
• 3.3 本章小结33-34
• 4 层合板疲劳累积损伤模型验证与分析34-56
• 4.1 引言34
• 4.2 算例疲劳试验研究34
• 4.3 层合板疲劳材料参数确定34-40
• 4.3.1 剩余刚度-剩余强度关联模型参数34-37
• 4.3.2 S-N曲线37-40
• 4.4 层合板疲劳累积损伤模型验证40-55
• 4.4.1 层合板疲劳寿命和剩余刚度预测40-49
• 4.4.2 层合板疲劳累积损伤过程分析49-55
• 4.5 本章小结55-56
• 结论56-57
• 参考文献57-61
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况61-62
• 致谢62-63

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本文编号：1035400