【摘要】：形狀記憶聚合物(SMP)作為新型智能材料具有低密度、大變形及轉(zhuǎn)變溫度可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。采用連續(xù)纖維作為增強(qiáng)體的SMP復(fù)合材料(EMC)在保有SMP優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)提高了材料的強(qiáng)度、剛度以及恢復(fù)速度,因而在空間可展開結(jié)構(gòu)中具有廣闊應(yīng)用前景。在高溫激活狀態(tài)下,形狀記憶聚合物基體處于軟化狀態(tài),不能對(duì)纖維形成良好的支撐,在承受彎曲載荷作用時(shí)纖維極易發(fā)生微屈曲,使層合板達(dá)到較大應(yīng)變而不發(fā)生破壞。根據(jù)纖維屈曲方向的不同可以分為面內(nèi)屈曲和面外屈曲兩種模式,根據(jù)最小能量原理,通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)面內(nèi)屈曲模式總變形能始終低于面外屈曲,從而確定理論上EMC層合板彎曲時(shí)更趨向于發(fā)生面內(nèi)屈曲模式。將EMC層合板等效為均質(zhì)的橫觀各向同性材料,纖維面內(nèi)屈曲時(shí)會(huì)引起壓縮區(qū)域剛度發(fā)生非線性變化。采用能量方法推導(dǎo)出以臨界屈曲為分界點(diǎn)的材料線性-非線性本構(gòu)模型。根據(jù)應(yīng)力平衡得出中性層位置的變化規(guī)律,并進(jìn)一步計(jì)算出橫截面彎矩與彎曲應(yīng)變的關(guān)系。結(jié)果表明,與現(xiàn)有模型相比,本文的模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合度更高。在線性-非線性本構(gòu)模型的基礎(chǔ)上,采用用戶子程序(UMAT)建立EMC層合板四點(diǎn)彎曲有限元模型,研究彎矩與彎曲應(yīng)變關(guān)系。有限元計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)吻合度較好,且在小應(yīng)變段效果優(yōu)于理論模型。本文的研究成果為預(yù)測(cè)EMC層合板彎曲性能提供了理論依據(jù),有利于促進(jìn)其在工程中得到廣泛應(yīng)用。
【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】：2015
【分類號(hào)】：TQ317;TB332

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本文編號(hào)：2802312