双面胶接修补CFRP层合板结构抗冲击性能的影响因素研究

发布时间：2024-05-28 22:07

　　碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)以其优良的性能被广泛应用于航空航天领域。由于复合材料在低速冲击下会产生肉眼不可见的损伤,所以需要对其损伤部位进行修补,常见的修补方法以胶接修补为主。胶接修补中贴补修补简单有效,本文针对双面胶接贴补修补CFRP层合板结构,通过试验和数值分析的方法,研究了补片参数对修补结构抗冲击性能的影响,并对补片进行了优化以使得修补结构具有更优的抗冲击性能。首先,基于连续损伤力学和粘结单元模型并结合VUMAT用户材料子程序构建了双面胶接修补CFRP层合板低速冲击三维有限元模型。然后,搭建了CFRP层合板低速冲击试验平台,讨论了试验力曲线以及冲击能量曲线的获得并通过试验验证了双面胶接修补CFRP层合板低速冲击有限元模型的正确性。其次,分别研究了单一补片参数(包括补片形状、补片大小、补片厚度以及补片偏转角)对修补结构抗冲击性能的影响,通过提取的层合板分层面积的大小以及吸收能量的多少来衡量修补结构抗冲击性能的优劣,研究结果表明:圆形补片修补结构具有较好的抗冲击性能;补片半径为2.5r时,修补结构吸收的能量和分层面...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图2.1界面层单元的双线性响应及退化模型

19图2.1界面层单元的双线性响应及退化模型由图2.1可知Cohesive单元的本构模型可以分为线弹性阶段和线性软化两个阶段：（1）当<0时，Cohesive单元尚未出现损伤，其应力—位移关系可用以下公式表示：nnnsssttttKttKtK....

图2.2用户自定义材料子程序流程图

图2.2用户自定义材料子程序流程图双面胶接修补CFRP层合板有限元模型的建立层合板在受到低速冲击时可能会同时产生基体开裂、基体挤压、纤维断挤压和分层等损伤，在有限元分析中需要对产生损伤的部位进行近似处们往往将损伤部位处理成竖直圆孔，也就是在有限元分析中用竖直圆损伤部位[....

图2.3双面胶接修补CFRP层合板有限元模型

双面胶接修补CFRP层合板有限元模型的建立域采取网格细化处理。另外，整个模型采用共结点处理，即胶层、层合板各粘结层与补片和母单层之间的接触面以共结点的方式处理，如图2.4所示。共结点处理可以保限元模型在计算过程中的位移、应力的连续性，使计算易于收敛。在层合板和补片模型中，....

图2.4共结点连接方式

双面胶接修补CFRP层合板有限元模型的建立21图2.2用户自定义材料子程序流程图2.4双面胶接修补CFRP层合板有限元模型的建立层合板在受到低速冲击时可能会同时产生基体开裂、基体挤压、纤维断裂、纤维挤压和分层等损伤，在有限元分析中需要对产生损伤的部位进行近似处理，学....

本文编号：3983792