【摘要】：復(fù)合材料因?yàn)榱己玫牧W(xué)性能,在航空航天、汽車、動(dòng)力等工程中得到越來越廣泛的應(yīng)用。在工程使用中,復(fù)合材料的承載需求不斷提高并且承載情況愈加復(fù)雜,通常受到交變載荷作用發(fā)生疲勞失效。因此疲勞壽命長(zhǎng)短逐漸被視為復(fù)合材料性能好壞的一個(gè)重要判定依據(jù),學(xué)者們對(duì)復(fù)合材料疲勞性能的研究越來越重視。復(fù)合材料與金屬材料的構(gòu)造不同,在外載荷作用下的破壞規(guī)律有很大差別。復(fù)合材料在疲勞載荷作用下其破壞形式多樣,復(fù)雜的破壞規(guī)律給復(fù)合材料疲勞壽命的預(yù)測(cè)帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。鋪設(shè)方式是復(fù)合材料層合板疲勞性能的重要影響因素,因此鋪設(shè)方式對(duì)復(fù)合材料層合板疲勞壽命的影響研究具有重要的意義。本文主要研究不同鋪設(shè)方式對(duì)復(fù)合材料層合板疲勞壽命的影響。首先介紹復(fù)合材料疲勞破壞機(jī)理,并總結(jié)復(fù)合材料疲勞性能的影響因素和現(xiàn)有的復(fù)合材料疲勞失效分析模型;其次分析不同鋪設(shè)方式對(duì)復(fù)合材料層合板力學(xué)性能的影響,以及不同的力學(xué)性能對(duì)復(fù)合材料層合板疲勞壽命的影響。在分析過程中定義多個(gè)鋪設(shè)參數(shù)來描述鋪設(shè)方式對(duì)復(fù)合材料層合板疲勞壽命的影響規(guī)律;然后設(shè)計(jì)以不同鋪設(shè)方式的復(fù)合材料層合板為研究對(duì)象的試驗(yàn)方案,由試驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證鋪設(shè)參數(shù)可以用來分析復(fù)合材料層合板鋪設(shè)方式對(duì)其疲勞壽命的影響;最后在全文的研究過程中提出一個(gè)S-N曲線模型,該模型體現(xiàn)了復(fù)合材料層合板鋪設(shè)方式對(duì)其疲勞壽命的影響。針對(duì)鋪設(shè)方式對(duì)復(fù)合材料層合板疲勞壽命的影響,本文給出了幾點(diǎn)影響規(guī)律。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB33
【圖文】：

鋪設(shè)方式對(duì)復(fù)合材料層合板疲勞壽命的影響研究出了很多合理的疲勞性能分析方法和理論。學(xué)者們的成果正不斷地完善知與應(yīng)用，推動(dòng)了復(fù)合材料在各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。板疲勞破壞機(jī)理研究由不同角度的單層鋪設(shè)而成，每個(gè)單層由纖維和基體兩種成份復(fù)合而成荷下的疲勞破壞分為層內(nèi)疲勞破壞和層間疲勞破壞，其中層內(nèi)疲勞破壞基體與纖維粘結(jié)處的界面剪切破壞以及纖維斷裂；層間疲勞破壞形式存間基體裂紋飽和后的分層破壞。

料為基體和纖維，兩者的熱膨脹性能不同，對(duì)溫度的行疲勞試驗(yàn)時(shí)，由損傷產(chǎn)生的熱量不能及時(shí)散發(fā)不去性能隨著溫度的升高而降低且各組份材料因溫度升高界面層產(chǎn)生熱應(yīng)力差，溫度升高的結(jié)果就是加速了的疲勞性能下降速率越快。趙承杰等[2]進(jìn)行了簾線橡種頻率下疲勞試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明在給定應(yīng)變幅值下速率加快和耐久極限降低。角度的單層板組合而來。對(duì)稱層合板作為一個(gè)整體，單層的縱向位移和縱向應(yīng)變是一致。層合板各單層的向剛度有關(guān)，各單層的層內(nèi)應(yīng)力由剛度分配而來。對(duì)荷時(shí)，x 方向應(yīng)力x(縱向外加載荷方向應(yīng)力)可分解 方向應(yīng)力2(垂直于纖維方向的應(yīng)力)和 1-2 平面內(nèi)的面內(nèi)應(yīng)力)。

南京航空航天大學(xué)全日制專業(yè)碩士學(xué)位論文擴(kuò)展過程如圖(1.3)所示。按損傷的位置可以分為層內(nèi)損傷和層間損傷，且損慢-快”的非線性規(guī)律。因?yàn)榛w比纖維性能弱得多，一開始時(shí)為基體開裂，近均勻狀態(tài)的基體裂紋，在基體裂紋密度到達(dá)飽和狀態(tài)即特征損傷狀態(tài)(CD損傷是以較快速度累計(jì)的；在到達(dá)特征損傷狀態(tài)后，基體裂紋近乎不再增加的應(yīng)力不足以破壞纖維而是沿著基體-纖維界面進(jìn)行擴(kuò)展，此時(shí)層合板損傷累基體-纖維界面脫膠和分層的層間損傷形式；層內(nèi)和層間的裂紋相互耦合出現(xiàn)較與纖維之間的互助作用減弱且裂紋尖端應(yīng)力足以使纖維斷裂，發(fā)生纖維斷裂斷裂會(huì)加速基體開裂、基體-纖維界面脫膠和分層的損傷擴(kuò)展，各種損傷相互傷累積加速。隨著損傷的累積，層合板的性能逐漸降低即承受損傷的能力逐累積達(dá)到臨界值時(shí)，層合板無法承受外載荷發(fā)生整體斷裂。累積損傷模型就傷原理定義一個(gè)符合其損傷擴(kuò)展過程的函數(shù)來進(jìn)行描述。

【參考文獻(xiàn)】

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1 楊宇U

本文編號(hào)：2788055