考虑温度的复合材料层合板的强度分析及试验研究

发布时间：2017-09-12 17:05

  本文关键词：考虑温度的复合材料层合板的强度分析及试验研究

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【摘要】：具有优异的材料力学性能使得树脂基复合材料在航空航天领域得到了极为广泛的应用。其层合板的承载能力对飞行器的安全性和可操作性有着极大的影响。随着飞行器实际工况的复杂化和多变化特别是温度条件的变化,树脂基复合材料层合板的承载能力会受到较大的影响,使得整体结构的承载能力有较大程度的降低,这无疑会对整体结构的安全性和可操作性产生极大的威胁。因此,对温度环境下树脂基复合材料层合板的强度进行研究具有重要的理论意义和工程价值。本文的主要研究工作如下:(1)建立了考虑温度影响的树脂基复合材料层合板强度预测模型,结合三维损伤扩展理论发展了适用不同温度环境下的树脂基复合材料层合板静载强度分析方法。通过理论与试验研究对比分析验证了所建立的强度分析方法的有效性。(2)利用APDL参数化编程语言开发编写了复合材料层合板在高温条件下的强度预测程序。基于ANSYS有限元软件,对复合材料层合板受载荷后的整个损伤破坏过程进行了相应模拟。该程序能够实现预测复合材料层合板在任意温度下的层合板静载强度大小。(3)针对一种铺层的三种典型的T300/BMP316树脂基复合材料层合板(螺栓接头、含孔层合板以及含低速冲击损伤层合板)分别开展了室温、150℃、230℃及310℃下的静载拉伸、压缩,拉伸剩余及压缩剩余强度类试验研究,包括相关试验件设计、加工和试验方案,同时总结了温度对树脂基复合材料层合板静载强度的影响规律。(4)利用本文建立的考虑温度影响的强度分析方法,对树脂基复合材料层合板受拉/压载荷后的损伤扩展进行了理论模拟并与试验结果进行对比表明:在310℃范围内,随着温度的上升,含孔复合材料层合板及含冲击损伤层合板的破坏强度随温度的变化呈现出先减后增的趋势;层合板接头的破坏强度随温度的变化呈现出递减的趋势。
【关键词】：高温 复合材料 螺栓接头 含孔层合板 含低速冲击损伤层合板 静载强度
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V250.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-27
• 1.1 选题背景、研究的目的和意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-25
• 1.2.1 螺栓接头损伤研究15-17
• 1.2.2 含低速冲击损伤层合板损伤破坏研究17-24
• 1.2.3 含孔层合板损伤破坏研究24-25
• 1.3 目前存在的问题25
• 1.4 本文主要研究目标及研究内容25-27
• 1.4.1 研究目标25
• 1.4.2 研究内容25-27
• 第二章 考虑温度影响的逐渐损伤强度分析方法27-40
• 2.1 引言27
• 2.2 考虑温度影响的单层板本构关系27-28
• 2.3 考虑温度影响的静载损伤过程分析28-30
• 2.4 失效判定准则30-35
• 2.4.1 螺栓接头失效判定准则30-31
• 2.4.2 含孔层合板失效判定准则31-33
• 2.4.3 含低速冲击层合板失效判定准则33-35
• 2.5 材料性能退化35-36
• 2.5.1 螺栓接头材料性能退化35
• 2.5.2 含孔层合板材料性能退化35-36
• 2.5.3 含冲击损伤层合板材料性能退化36
• 2.6 逐渐累积损伤程序设计36-38
• 2.7 本章小结38-40
• 第三章 复合材料层合板温度环境下的静载强度试验研究40-76
• 3.1 引言40
• 3.2 复合材料层合板试验件40-46
• 3.2.1 螺栓接头试验件设计与安排40-42
• 3.2.2 含孔层合板试验件设计与安排42-43
• 3.2.3 含低速冲击损伤层合板试验件设计与安排43-45
• 3.2.4 试件加工和试件质量检查45-46
• 3.3 试验设备以及装夹具46-51
• 3.3.1 螺栓接头试验设备及装夹具46-47
• 3.3.2 含孔层合板试验设备及装夹具47-48
• 3.3.3 含低速冲击损伤的层合板试验设备及装夹具48-51
• 3.4 高温环境下层合板的静载强度试验与结果分析51-69
• 3.4.1 螺栓接头静载强度试验与结果分析51-54
• 3.4.2 含孔层合板静载强度试验与结果分析54-57
• 3.4.3 含低速冲击损伤层合板静载剩余强度试验与结果分析57-69
• 3.5 不同温度下层合板的静载强度对比分析69-73
• 3.5.1 螺栓接头层合板不同温度下的静载强度对比分析69-70
• 3.5.2 含孔层合板不同温度下的静载强度对比分析70-71
• 3.5.3 含冲击损伤层合板不同温度下的剩余强度对比分析71-73
• 3.6 本章小结73-76
• 第四章 复合材料层合板高温下的强度分析及试验验证76-114
• 4.1 引言76
• 4.2 螺栓接头静载强度分析与试验结果对比76-83
• 4.2.1 理论预测与试验结果对比76-77
• 4.2.2 温度对螺栓接头层合板静载强度的影响77-78
• 4.2.3 螺栓接头层合板断口对比分析78-79
• 4.2.4 螺栓接头失效破坏分析79-83
• 4.3 含孔层合板静载强度分析与试验结果对比83-93
• 4.3.1 理论预测与试验结果对比83-84
• 4.3.2 温度对含孔层合板静载强度的影响84-86
• 4.3.3 含孔层合板断口对比分析86-88
• 4.3.4 含孔层合板失效破坏分析88-93
• 4.4 含低速冲击损伤层合板剩余强度分析与试验结果对比93-112
• 4.4.1 理论预测与试验结果对比93-94
• 4.4.2 温度对含冲击损伤层合板剩余强度的影响94-97
• 4.4.3 含冲击损伤层合板断口对比分析97-99
• 4.4.4 含低速冲击损伤层合板失效破坏分析99-112
• 4.5 本章小结112-114
• 第五章 全文总结与展望114-116
• 5.1 本文工作总结114-115
• 5.2 研究展望115-116
• 参考文献116-120
• 致谢120-121
• 在攻读硕士学位期间发表的主要论文121-122
• 附录122-146
• 附录1 螺栓接头试验件设计122-123
• 附录2 螺栓接头破坏断口照片123-125
• 附录3 含孔层合板破坏断口照片125-127
• 附录4 层合板冲击损伤外观照片127-129
• 附录5 层合板冲击损伤X光照片129-133
• 附录6 含冲击损伤层合板破坏断口照片133-138
• 附录7 T300/BMP316力学性能参数138-141
• 附录8 螺栓接头层合板断口对比分析141-143
• 附录9 含冲击损伤层合板拉伸断口对比分析143-145
• 附录10 含冲击损伤层合板压缩断口对比分析145-146

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈普会;李念;;复合材料层合板低速冲击损伤的预测模型[J];南京航空航天大学学报;2014年03期

2 徐明;徐颖;;含孔复合材料层合板失效准则研究[J];长春理工大学学报(自然科学版);2014年02期

3 孙胜;曹增强;甘学东;;复合材料螺栓连接强度与损伤扩展分析[J];兵器材料科学与工程;2013年05期

4 欧阳林辉;霍世慧;汪帮耀;;高温下开孔复合材料层合板压缩试验及有限元分析[J];航空制造技术;2013年08期

5 朱珍珍;温卫东;崔海涛;;含孔二维机织复合材料层合板强度预测方法研究[J];长春理工大学学报(自然科学版);2011年01期

6 李明;马力;吴林志;关正西;;含孔复合材料层合板拉伸强度研究[J];哈尔滨工业大学学报;2011年S1期

7 贾建东;丁运亮;刘晓明;;复合材料层合板冲击后剩余强度的工程估算方法和有限元模拟分析[J];南京航空航天大学学报;2010年03期

8 蔡闻峰;薛小平;;先进复合材料结构飞机机械连接技术现状及发展方向[J];航空精密制造技术;2010年02期

9 林智育;许希武;;复合材料层板低速冲击后剩余压缩强度[J];复合材料学报;2008年01期

10 陈绍杰;;复合材料与大型飞机[J];新材料产业;2008年01期

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本文编号：838441