本文關(guān)鍵詞：聚合物基織物芯輸送帶損傷分析及剩余強度可靠性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：輸送帶作為帶式輸送機上的牽引構(gòu)件和承載構(gòu)件,是帶式輸送機最重要的組成部分。聚合物基織物芯輸送帶是一種特殊的復(fù)合材料,具有非均勻性、多組分性、分層性和各向異性等特點。在微觀尺度上,它是組份材料的復(fù)合,結(jié)構(gòu)特征明顯;在宏觀尺度上,它又是復(fù)合材料的進一步復(fù)合的層合結(jié)構(gòu);同時,在其加工和使用過程中極易出現(xiàn)損傷。損傷將使其力學(xué)性能劣化、壽命降低,因此對輸送帶結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的研究,離不開對其損傷過程的分析。輸送帶的損傷呈現(xiàn)多尺度、多階段、多模式的特點,相對于各向同性材料和一般的均質(zhì)各向異性材料而言,對其損傷及損傷演化機制的研究要復(fù)雜和困難的多。因此,根據(jù)輸送帶與其層合結(jié)構(gòu)的真實狀態(tài),對其力學(xué)性能分析和破壞機理進行研究,既對聚合物基復(fù)合材料抗沖擊性能的評估及損傷預(yù)測十分重要,又具有很強的工程意義和應(yīng)用價值。本文首先闡述了聚合物基復(fù)合材料的線性粘彈性本構(gòu)關(guān)系。然后考慮聚合物基復(fù)合材料在沖擊載荷作用下的織物纖維斷裂、基體開裂、織物纖維與基體脫離和分層四種損傷模式,由實體單元模擬基體損傷,由內(nèi)聚力模型CZM進行預(yù)測分層損傷,應(yīng)用材料子程序VUMAT將聚合物基織物芯輸送帶損傷準則及損傷后的材料演化規(guī)律植入到ABAQUS有限元計算程序中,得到了聚合物基織物芯輸送帶在沖擊載荷下的損傷,將預(yù)測結(jié)果與實驗結(jié)果進行比較,發(fā)現(xiàn)兩者相吻合,驗證了計算模型、子程序和損傷準則的正確性。通過用戶自定義場變量程序USDFLD和VUMAT,將漸進損傷方法植入到ABAQUS有限元計算程序中,模擬了含孔洞聚合物基織物芯輸送帶的剩余拉伸極限強度問題。結(jié)合有限元數(shù)值計算和正交試驗設(shè)計方法求得了含損傷的聚合物基織物芯輸送帶剩余極限強度響應(yīng)樣本。使用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對剩余極限強度響應(yīng)進行擬合,獲得了剩余極限強度關(guān)于輸送帶力學(xué)性能參數(shù)和其結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)的顯式表達式,對含損傷的聚合物基織物輸送帶進行了基于FOSM的可靠性分析。使用矩陣微分技術(shù),進一步推導(dǎo)出了各個材料屬性參數(shù)和其結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)對含損傷的聚合物基織物輸送帶極限強度可靠度的敏度�；诩侠碚撏狗椒ㄖ械耐鼓Ｐ头椒�,推導(dǎo)出其非概率可靠性指標。利用支持向量機技術(shù)得到了含損傷的聚合物基織物輸送帶剩余極限強度關(guān)于輸送帶不確定性參數(shù)的顯式表達式,進而計算出此含損傷的聚合物基織物輸送帶的非概率可靠度。
【關(guān)鍵詞】：輸送帶 聚合物基復(fù)合材料 粘彈性 非線性行為 損傷 剩余極限強度 可靠性分析
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB33;TH22
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 符號說明11-15
• 第一章 緒論15-26
• 1.1 聚合物基復(fù)合材料層合板建模及主要力學(xué)特性16-19
• 1.1.1 聚合物基復(fù)合材料層合板力學(xué)建模16-17
• 1.1.2 復(fù)合材料層合板蠕變行為描述17-19
• 1.2 沖擊載荷作用下聚合物基復(fù)合材料損傷及其研究現(xiàn)狀19-21
• 1.3 輸送帶力學(xué)模型與分析方法21-24
• 1.3.1 輸送帶問題的力學(xué)分析研究現(xiàn)狀22-23
• 1.3.2 輸送帶問題的力學(xué)分析研究思路23-24
• 1.4 本文結(jié)構(gòu)安排24-26
• 第二章 聚合物基織物芯輸送帶粘彈性本構(gòu)關(guān)系26-39
• 2.1 線粘彈性力學(xué)模型與一維粘彈性本構(gòu)關(guān)系26-32
• 2.1.1 粘彈性模型27-30
• 2.1.2 一維積分型本構(gòu)關(guān)系30-32
• 2.2 三維各向同性線粘彈性本構(gòu)關(guān)系32-34
• 2.2.1 三維線粘彈性積分型本構(gòu)關(guān)系32-33
• 2.2.2 平面應(yīng)力狀態(tài)下線粘彈性積分型本構(gòu)關(guān)系33-34
• 2.3 聚合物基復(fù)合材料的線粘彈性本構(gòu)34-37
• 2.4 本章小結(jié)37-39
• 第三章 聚合物基織物芯輸送帶損傷模型及數(shù)值分析39-57
• 3.1 線粘彈性各向異性損傷模型39-43
• 3.1.1 正交各向異性單層板強度理論39-41
• 3.1.2 單層板線粘彈性損傷模型41-43
• 3.2 聚合物基復(fù)合材料面內(nèi)累積損傷模式43-46
• 3.2.1 面內(nèi)損傷判據(jù)44-45
• 3.2.2 面內(nèi)損傷材料性能退化方案及ABAQUS中實現(xiàn)45-46
• 3.3 聚合物基復(fù)合材料層間累積損傷模式46-49
• 3.3.1 粘結(jié)區(qū)域的本構(gòu)模型46-48
• 3.3.2 層間開裂準則48
• 3.3.3 分層損傷在ABAQUS中實現(xiàn)48-49
• 3.4 沖擊載荷作用下聚合物基織物芯輸送帶損傷分析49-56
• 3.4.1 聚合物基織物芯輸送帶有限元模型50
• 3.4.2 沖擊過程中沖擊物與輸送帶之間的接觸算法50-51
• 3.4.3 聚合物基織物芯輸送帶沖擊損傷分析數(shù)值實現(xiàn)流程51
• 3.4.4 算例分析51-56
• 3.5 本章小結(jié)56-57
• 第四章 含損傷的聚合物基織物芯輸送帶的剩余極限強度57-66
• 4.1 含孔洞復(fù)合材料層合板損傷模式58-59
• 4.2 含孔洞復(fù)合材料層合板剛度退化59
• 4.3 含孔洞的聚合物基織物芯輸送帶剩余極限強度在ABAQUS中實現(xiàn)59-65
• 4.3.1 用戶定義場變量USDFLD59-60
• 4.3.2 用戶材料子程序UMAT60-61
• 4.3.3 算例分析61-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 含損傷聚合物基織物芯輸送帶剩余強度可靠性分析66-79
• 5.1 基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的概率可靠性分析67-71
• 5.1.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和訓(xùn)練算法67-68
• 5.1.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合應(yīng)力響應(yīng)68-69
• 5.1.2.1 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練樣本的確定和模型的建立69
• 5.1.2.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)及其泛化能力的測試69
• 5.1.3 可靠性分析與推導(dǎo)69-71
• 5.1.4 可靠性分析結(jié)果與討論71
• 5.2 基于支持向量機的非概率可靠性分析71-77
• 5.2.1 基于凸集模型非概率結(jié)構(gòu)可靠性分析71-74
• 5.2.1.1 凸模型的描述71-73
• 5.2.1.2 非線性SVR原理73-74
• 5.2.2 基于SVR的含損傷聚合物基織物芯輸送帶極限剩余強度非概率可靠性分析74-77
• 5.2.2.1 樣本抽取策略74-75
• 5.2.2.2 基于LibSVM的支持向量機回歸訓(xùn)練75
• 5.2.2.3 非概率可靠度指標的計算75-77
• 5.3 本章小結(jié)77-79
• 第六章 結(jié)論與展望79-82
• 6.1 主要結(jié)論79-80
• 6.2 主要貢獻80
• 6.3 展望80-82
• 參考文獻82-87
• 致謝87-88
• 碩士期間參與的科研項目、發(fā)表的學(xué)術(shù)論文、所獲獎勵和榮譽88-90

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