相比于傳統(tǒng)的緊固件連接方式,膠接方式由于具有顯著降低重量、減小應(yīng)力集中和保證結(jié)構(gòu)完整性等優(yōu)點,在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)裝配制造和修補領(lǐng)域呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。然而,膠接結(jié)構(gòu)界面應(yīng)力狀態(tài)和斷裂失效機理復(fù)雜,受膠粘劑類型、膠接工藝參數(shù)、膠接層尺寸、載荷和服役環(huán)境等諸多因素影響,對膠接結(jié)構(gòu)設(shè)計和性能預(yù)測提出了較大挑戰(zhàn)。目前,基于彈塑性斷裂力學(xué)理論發(fā)展起來的內(nèi)聚力模型具有同時預(yù)測裂紋萌生與擴展等優(yōu)點,在復(fù)合材料膠接領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛,是目前界面力學(xué)研究的理論前沿。按照牽引力-位移跳函數(shù)關(guān)系形狀來說,目前經(jīng)典的內(nèi)聚力模型包括雙線性、冪指數(shù)、梯形等,結(jié)合有限元分析,應(yīng)用于脆性和延展性膠接結(jié)構(gòu)的失效研究中。數(shù)值分析表明,零厚度內(nèi)聚力模型對于預(yù)測膠接結(jié)構(gòu)的失效機理最強健,呈現(xiàn)出最優(yōu)越的計算效率和數(shù)值性能。然而,膠接結(jié)構(gòu)界面失效機理的研究,目前仍然存在兩個問題:首先,對于使用較多的脆性膠接結(jié)構(gòu),零厚度內(nèi)聚力模型可以較好闡明界面失效機理,但是對于延展性膠接結(jié)構(gòu),不能預(yù)測膠接層本身的失效機理;其次,脆性膠粘劑即使在常規(guī)載荷和溫度環(huán)境下,其失效機理仍然與時間有關(guān),使用零厚度的內(nèi)聚力模型不能預(yù)測依賴于率的界面失效機理。本文... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１零厚度和有限厚度膠接界面失效機理：（ａ）脆性膠粘劑，（ｂ）延展性膠粘劑??

．表２．１單搭接膠接接頭材料參數(shù)??￡＂ｌｌ?Ｅ２２＝Ｅ３３?Ｇ＼２＝Ｇ＼３?Ｇ２３?Ｖｉ２＝?Ｖ１３?ｖ２３?＝?＾３??（ＧＰａ）?（ＧＰａ）?（ＧＰａ）?（ＧＰａ）?（Ｎ／ｍｍ）?（Ｎ／ｍｍ）??１８１?１０．３?７．１７?４?０．２８?０．３?０．２３?０．６６??在公式（２．３）中模式混合比使用７／＝?２．０［ｌｉ］。Ｃａｍｐｉｌｈｏ等圖，Ｋｒｕｅｇｅｒ和Ｏ’Ｂｒｉｅｎ

（各處理的主頻為２．６ＧＨｚ），４ＧＢ內(nèi)存。??２．３．２界面失效分析??在內(nèi)聚力強度７＾＝ｒ／＝４０ＭＰａ時，兩種網(wǎng)格模型下的加載－位移曲線如圖２．５所示。從??圖２．５可知，界面失效突然出現(xiàn)而且無明顯的失效演化出現(xiàn)，與Ｃａｍｐｉｌｈｏ等與Ｈｕ和??ｓ〇ｕｔｉ＃ａ得到的結(jié)果相似。在相同的內(nèi)聚力強度和斷裂韌性下，指數(shù)內(nèi)聚力模型預(yù)測的脫??粘載荷比雙線性內(nèi)聚力模型大，這是由于指數(shù)內(nèi)聚力模型的斷裂過程區(qū)比雙線性內(nèi)聚力??模型＾長。由于雙線性內(nèi)聚力模型在內(nèi)聚力形狀頂點處出現(xiàn)急劇轉(zhuǎn)折，達到平衡需要的??迭代次數(shù)更多，所以指數(shù)內(nèi)聚力模型收斂性比雙線性內(nèi)聚力模型好。除此之外，圖２．６??表明網(wǎng)格密度的影響較小，兩種網(wǎng)格模型需要幾乎相同的時間增量和迭代步數(shù)。這表明??粗網(wǎng)格模型密度已經(jīng)足夠保證數(shù)值計算收斂性和準確性。??１０????８?■?裂紋初始Ｚ?（１）冪指數(shù)內(nèi)聚力模型??Ａ?Ｉ?內(nèi)聚力強度為??苳?／Ｉ?５?ｎ＝ｎ＝４０ＭＰａ??彥?§?Ｉ?—？一粗網(wǎng)格??ｇ?■?／?Ｉ?Ｉ?—細網(wǎng)格??吩４?／?Ｉ?ｉ?（２）雙線性內(nèi)聚力模型??＇?／?；?；｜?內(nèi)聚力強度為??／?Ｉ?；ｉ?７＾＝７＾＝４０ＭＰａ??２?－?賴？失效：丨—’粗網(wǎng)格??／?Ｎｊ，?Ｉ?——＊…細網(wǎng)格??ｙ?．．?．??０．０?０．１?０．２?０．３?０．４?０＊５??位移（ｍｍ）??圖２．?５內(nèi)聚力強度７；ｅ?＝?ｒ／?＝?４０ＭＰａ時ＳＬＪ加載？位移曲線??圖２．６對比了兩種不同內(nèi)聚力形狀在三種內(nèi)聚力強度７７＝ｒ２ｃ＝２０ＭＰａ

【參考文獻】：
期刊論文
[1]復(fù)合材料單搭接膠接接頭試驗研究與數(shù)值模擬[J]. 梁祖典,燕瑛,張濤濤,李劍峰,孟祥吉,廖寶華.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2014(12)
[2]考慮剪切非線性影響的復(fù)合材料連續(xù)損傷模型及損傷參數(shù)識別[J]. 劉偉先,周光明,高軍,錢元.  復(fù)合材料學(xué)報. 2013(06)
[3]復(fù)合材料雙搭接接頭拉伸強度研究[J]. 劉遂,關(guān)志東,郭霞,劉佳,邱太文,孫凱,陳萍.  航空材料學(xué)報. 2012(05)
[4]碳纖維增強復(fù)合材料的應(yīng)用現(xiàn)狀[J]. 蘇小萍.  高科技纖維與應(yīng)用. 2004(05)

博士論文
[1]基于實驗的雜交反演方法及其在復(fù)合材料性能研究中的應(yīng)用[D]. 林雪慧.天津大學(xué) 2004

碩士論文
[1]基于內(nèi)聚力理論的復(fù)合材料分層失效機理研究[D]. 顧志平.浙江大學(xué) 2016
[2]三維六向編織復(fù)合材料力學(xué)性能及其參數(shù)反演分析[D]. 徐德昇.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015



本文編號：3517701