复合材料层合结构低速冲击的扩展逐层方法研究

发布时间：2021-07-06 05:23

　　复合材料层合板是组成航空航天结构的主要部件,但抗冲击损伤性能差。因此,分析和预测复合材料结构件的动态特性对航空器的飞行安全具有重要意义。飞行器在飞行过程中可能产生连续冲击,如冰雹和鸟击等,若复合材料结构已存在基体裂纹和分层损伤,则受冲击时会严重影响飞行安全。因此深入研究含损伤的复合材料层合结构的动态特性具有重要意义。复合材料扩展逐层方法能够研究同时含多处基体裂纹和分层损伤问题,本文将扩展逐层方法扩展应用到复合材料层合结构的动态特性分析中,研究了含损伤复合材料层合板的自由振动问题、瞬态响应问题以及低速冲击问题。将质量矩阵、Newmark法、Hertz接触律以及渐进损伤理论依次引入到扩展逐层方法（Extended Layerwise Method,XLWM）中,建立了含损伤的复合材料层合板的自由振动,瞬态响应和低速冲击分析模型。通过数值算例和文献与三维实体元模型结果对比,验证了XLWM分析复合材料层合结构动态特性的正确性和精确性。同时,基于XLWM计算了裂纹对自由振动、瞬态响应和低速冲击响应的影响,分层对瞬态响应分析的影响。研究结果表明:裂纹和分层会使复合材料层合板的刚度降低,对自由振动、... 

【文章来源】：中国民航大学天津市

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题背景和意义
    1.2 复合材料层合结构自由振动和瞬态响应分析方法
    1.3 复合材料层合结构低速冲击分析方法
    1.4 本文研究内容
第二章 复合材料层合板扩展逐层方法
    2.1 位移假设模式
        2.1.1 厚度方向上位移插值
        2.1.2 面内位移插值
    2.2 Hamilton原理
        2.2.1 刚度矩阵
        2.2.2 质量矩阵
        2.2.3 静力学问题控制方程
    2.3 本章小结
第三章 复合材料层合板结构的动态特性分析
    3.1 动态特性分析方法
        3.1.1 动力学问题控制方程
        3.1.2 Newmark直接积分法
    3.2 自由振动数值算例
        3.2.1 无损伤复合材料层合板
        3.2.2 含横向裂纹复合材料层合板
    3.3 瞬态响应数值算例
        3.3.1 无损伤复合材料层合板
        3.3.2 含横向裂纹的复合材料层合板
        3.3.3 含分层损伤的复合材料层合板
        3.3.4 含横向裂纹和分层损伤的矩形复合材料层合板
    3.4 本章小结
第四章 复合材料层合板低速冲击响应
    4.1 低速冲击分析方法
        4.1.1 基于Hertz接触律的低速冲击接触力
        4.1.2 损伤起始准则
        4.1.3 损伤模型本构关系
        4.1.4 刚度退化准则
    4.2 不考虑渐进损伤数值算例
        4.2.1 无基体裂纹的复合材料板
        4.2.2 含基体裂纹的复合材料板
    4.3 考虑渐进损伤数值算例
        4.3.1 考虑和不考虑渐进损伤模型对比
        4.3.2 含基体裂纹的复合材料板
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3267618