蜂窩夾層結(jié)構(gòu)是一種典型的三明治結(jié)構(gòu),是實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)的常用方法,廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸行業(yè)。在實(shí)際運(yùn)輸過(guò)程中,經(jīng)常會(huì)發(fā)生重物跌落、碰撞等低速重載沖擊事件。而且蜂窩夾層結(jié)構(gòu)又對(duì)沖擊損傷極其敏感,一旦受到?jīng)_擊載荷,蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度會(huì)急劇下降。因此,研究蜂窩夾層結(jié)構(gòu)在低速重載沖擊下的抗沖擊性能十分必要。本文針對(duì)高韌性、高強(qiáng)度碳纖維-玻璃纖維混雜復(fù)合材料蒙皮和NOMEX蜂窩組成的混雜復(fù)合三明治結(jié)構(gòu)的沖擊損傷阻抗進(jìn)行研究。主要研究以下內(nèi)容:通過(guò)對(duì)三維漸進(jìn)損傷失效理論的研究,構(gòu)建正交各向異性材料的本構(gòu)關(guān)系,確定損傷起始準(zhǔn)則、損傷擴(kuò)展和剛度退化方式。在此基礎(chǔ)上,建立一種適用于編織復(fù)合材料蒙皮的三維漸進(jìn)損傷失效模型,該失效模型包含層內(nèi)和層間損傷的六種失效模式。同時(shí),采用各向同性理想彈塑性模型作為NOMEX蜂窩芯的本構(gòu)關(guān)系,為后續(xù)的研究提供理論依據(jù)。在確定NOMEX蜂窩芯本構(gòu)關(guān)系的基礎(chǔ)上,對(duì)蜂窩芯高為20mm的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)進(jìn)行面外壓縮數(shù)值模擬。對(duì)有限元分析結(jié)果采用面外壓縮實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,驗(yàn)證數(shù)值分析的準(zhǔn)確性。利用已驗(yàn)證的有限元仿真分析,進(jìn)一步研究蜂窩芯高、蜂窩壁厚和胞元尺寸對(duì)蜂窩夾層結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

蜂窩夾層結(jié)構(gòu)

?傷起始準(zhǔn)則中的任一失效判據(jù)后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)定義不同失效模式下的損傷變量值，材料的剛度被折減到定值。而漸進(jìn)失效認(rèn)為在某種載荷形式下，當(dāng)滿足損傷起始準(zhǔn)則中的任一失效判據(jù)后，材料即出現(xiàn)損傷，隨著材料的損傷程度逐漸累積，剛度發(fā)生連續(xù)退化，最終材料完全損傷，材料的剛度折減為0。這種漸進(jìn)失效是更符合材料性能折減實(shí)際情況的一種剛度退化方式，漸進(jìn)失效中剛度的連續(xù)退化還可分為：線性連續(xù)退化和非線性連續(xù)退化。本文的三維漸進(jìn)失效模型采用的是線性連續(xù)退化的方式，將斷裂能作為計(jì)算分析所必須的材料參數(shù)，圖2-1為拉伸狀態(tài)下的線性退化模式。以拉伸失效為例，斷裂能tiCG和單元失效應(yīng)變,tfi可按如下關(guān)系式(2-30)描述：,2ttiCfitGl(2-30)其中，l為單元特征長(zhǎng)度，拉伸失效強(qiáng)度σt，由上述公式可以計(jì)算出拉伸失效模式下材料的失效應(yīng)變，其他失效模式下的失效應(yīng)變可以類比求出。圖2-1拉伸狀態(tài)下的線性退化模式在本文的三維漸進(jìn)失效模型中，引入損傷狀態(tài)變量d來(lái)描述材料的損傷情況。損傷狀態(tài)變量di可按下式(2-31)求出[85]：,0,,0,()()()fiiiiiiiiifiid(2-31)式中，εf,i指單元發(fā)生完全損傷時(shí)的失效應(yīng)變，εii指單元某一時(shí)刻下的應(yīng)變，ε0,i指單元在損傷起始時(shí)的應(yīng)變。

江南大學(xué)碩士學(xué)位論文18本文研究的蜂窩芯是六邊形NOMEX蜂窩，采用各向同性理想彈塑性模型作為蜂窩芯的本構(gòu)關(guān)系[89]，得到了較好的模擬結(jié)果，在后續(xù)的章節(jié)中詳細(xì)闡述。蜂窩芯在面外壓縮載荷下的經(jīng)典應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系如下圖2-2所示。圖2-2NOMEX蜂窩在面外壓縮載荷下的經(jīng)典應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系2.5本章小結(jié)本章節(jié)中，首先對(duì)沖擊響應(yīng)進(jìn)行了分類，介紹了正交各向異性材料的本構(gòu)關(guān)系；然后對(duì)復(fù)合材料蒙皮的三維漸進(jìn)失效準(zhǔn)則進(jìn)行了介紹，包括損傷起始準(zhǔn)則和剛度退化方式，通過(guò)比較傳統(tǒng)損傷起始準(zhǔn)則的差異，給出了本文所采用的損傷起始準(zhǔn)則和剛度退化方式；最后，對(duì)蜂窩芯的面內(nèi)力學(xué)性能和面外力學(xué)性能進(jìn)行了介紹，并采用各向同性理想彈塑性模型作為本文蜂窩芯的本構(gòu)關(guān)系，為之后的數(shù)值模擬工作奠定了理論基矗

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
[1]復(fù)合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)性能與連接研究及其在汽車車身上的應(yīng)用[D]. 楊柳.華南理工大學(xué) 2012



本文編號(hào)：3214471