【摘要】：作為機械輕量化設計的重要選材之一,纖維增強復合材料在工程裝備與產(chǎn)品中的應用日益廣泛。對于復合材料層合板,由于復合材料組分材料存在各向異性和較大的性能分散性,在強度分析時,受到載荷、環(huán)境和層合結(jié)構(gòu)等諸多不確定因素的影響,需要考慮較多的隨機變量,通常情況下隨機變量的統(tǒng)計信息與正態(tài)分布不盡相符,多呈非正態(tài)分布;基于層合單元的蔡-希爾強度準則和蔡-吳強度準則的功能函數(shù)多為非線性函數(shù);層合板的失效單元之間以及各失效路徑之間均存在失效相關性;此外在層合板失效過程中,往往伴隨著載荷的轉(zhuǎn)移和再分配等問題。這些給復合材料層合板的可靠性分析帶來了一定困難,傳統(tǒng)的可靠性分析方法并不能有效解決這些難題。因此,對復合材料層合板可靠性分析方法的研究至關重要。首先,介紹了復合材料層合板可靠性分析的國內(nèi)外研究進展,由于復合材料層合板可靠性分析涉及多變量、非正態(tài)、非線性功能函數(shù)和失效相關性等問題。針對分析難題引入通用生成函數(shù)法,提出了復合材料層合板可靠性分析的通用生成函數(shù)法。其次,分別構(gòu)造描述載荷、抗力和抗力序列等概率分布的通用生成函數(shù),定義相應通用生成函數(shù)的復合算子。通過通用生成函數(shù)的復合運算,根據(jù)復合材料層合板的首/終層失效假定,結(jié)合層合單元的Tsai-Hill強度理論,建立層合板可靠性分析模型。該方法適用于含有眾多隨機變量(包含非正態(tài)隨機變量)且功能函數(shù)為非線性的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)可靠性分析,考慮了層合板失效路徑之間因含有共同失效單元,以及失效路徑內(nèi)部各失效單元因共享同一隨機載荷源而引起的失效相關性,通過K-means聚類和同類項合并技術顯著縮減了計算成本從而提高效率。結(jié)合本方法給出具體算例,分析結(jié)果表明:可靠度值與傳統(tǒng)一次可靠度方法相比更接近蒙特卡羅法仿真結(jié)果。最后,對具體的玻璃/環(huán)氧樹脂(1200tex/NPES-901)層合板進行拉伸試驗,獲得材料參數(shù)�；谑讓邮Ъ俣�,對鋪設角為(90°/0°/90°)的層合板,進行了理論可靠性仿真。在不同拉伸載荷作用下,對鋪設角為(90°/0°/90°)的層合板進行了單向拉伸實驗,試驗的可靠度結(jié)果與理論仿真結(jié)果進行了對比,驗證了本方法的準確性。
【圖文】：

45圖5-1 試樣的形狀和尺寸圖5-2 實驗試樣示意圖5.2.2 實驗設備一、MTS810 的拉伸實驗機型號為MTS810的拉伸實驗設備如圖5-3所示。該拉伸試驗機的最大加載力為10t，滿足復合材料層合板試樣的拉伸要求。試驗機與PC相連接，控制MTS的拉伸、壓縮及夾緊等工作。試驗機在拉伸過程中，可通過引伸計反饋信息到PC，從而可以實時監(jiān)測試件的形變、載荷及應力值。該試驗機還可以進行二次開發(fā)，添加復合材料實驗模塊，可以實時監(jiān)測試件的剩余剛度變化，方便數(shù)據(jù)的采集和處理[51]。引伸計的裝夾如圖5-3所示。裝夾引伸計時需注意：由于試樣在試驗過程中會產(chǎn)生軸向變形和微小的震動，為了保證引伸計能牢牢地固定在試樣表面，因此實驗前，需使用橡皮筋在外部對其固定

江蘇理工學院碩士學位論文料的形變和應變[52-53]，具有材料性能測試、疲勞試驗、強度試驗等功能。該設備采用數(shù)字圖像相關技術(DIC)，，測量范圍覆蓋從幾毫米的試樣到數(shù)十米件，在靜態(tài)或動態(tài)負載情況下，可測量出零件全表面的三維形變和應變分布
【學位授予單位】：江蘇理工學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TB33

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本文編號：2685255