碳纖維增強(qiáng)塑料（Carbon Fibre Reinforced Plastic,CFRP）以其耐燒蝕、耐高溫、質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、比模量大、減振吸能且易整體大面積成形等特點(diǎn),逐漸取代了傳統(tǒng)的金屬材料,成為航空航天領(lǐng)域更為理想的結(jié)構(gòu)材料。隨著復(fù)合材料在航空器上的大量應(yīng)用,在遭遇極端冰雹天氣時(shí)復(fù)合材料的表現(xiàn)逐漸受到了各界的廣泛關(guān)注。本文以CFRP平板及不同曲率的拱形板為研究對(duì)象,建立一級(jí)氣體輕氣炮/液氮冷卻加載系統(tǒng)發(fā)射冰彈開(kāi)展CFRP復(fù)合材料層合板的高速撞擊實(shí)驗(yàn),通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試、數(shù)值模擬及理論分析對(duì)冰彈撞擊CFRP平板和不同曲率的拱形板進(jìn)行毀傷機(jī)理研究,并建立了相關(guān)理論模型。在冰彈以不同速度撞擊CFRP平板及曲率半徑分別為97mm、145mm和184mm的CFRP拱形板實(shí)驗(yàn)研究中,測(cè)量冰彈著靶處的沖擊壓力、著靶處附近X-Y方向的應(yīng)變及撓度等物理量,利用高速攝像機(jī)對(duì)撞擊過(guò)程進(jìn)行圖像采集,并且對(duì)撞擊后的CFRP靶板切樣進(jìn)行微觀分析。結(jié)果表明:冰彈撞擊該CFRP平板的臨界分層破壞壓力閾值約為1700N;拱形CFRP板在典型工況（超過(guò)破壞閾值）下的撞擊過(guò)程中纖維增強(qiáng)體的第5、6和7層產(chǎn)生了IFF,IF... 

【文章頁(yè)數(shù)】：95 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 冰的力學(xué)特性研究
        1.2.2 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)研究
        1.2.3 冰雹粒子沖擊載荷實(shí)驗(yàn)及相關(guān)數(shù)值模擬
        1.2.4 冰彈的本構(gòu)模型的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題
    1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的構(gòu)建
    2.1 實(shí)驗(yàn)總體方案
    2.2 實(shí)驗(yàn)加載設(shè)備
        2.2.1 一級(jí)輕氣炮
        2.2.2 霍普金森加載系統(tǒng)
    2.3 實(shí)驗(yàn)測(cè)試設(shè)備
        2.3.1 高速攝像機(jī)采集系統(tǒng)
        2.3.2 激光測(cè)速/爆速儀系統(tǒng)
        2.3.3 沖擊壓力測(cè)試數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
        2.3.4 電阻應(yīng)變片/超動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀測(cè)試系統(tǒng)
    2.4 實(shí)驗(yàn)材料
        2.4.1 CFRP平板
        2.4.2 不同曲率的CFRP拱形板
        2.4.3 實(shí)驗(yàn)彈丸的選擇
    本章小結(jié)
第3章 冰彈高速撞擊CFRP層合板的實(shí)驗(yàn)研究及分析
    3.1 冰彈高速撞擊CFRP平板的實(shí)驗(yàn)研究
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)及測(cè)試系統(tǒng)
        3.1.2 冰彈撞擊CFRP平板的過(guò)程采集及分析
        3.1.3 著靶處沖擊壓力測(cè)量及分析
        3.1.4 著靶處X-Y方向應(yīng)變測(cè)量及分析
        3.1.5 著靶處表面微觀毀傷形貌分析
        3.1.6 著靶處靶板內(nèi)部的微觀分析
    3.2 冰彈撞擊CFRP拱形板的實(shí)驗(yàn)研究
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)及測(cè)試系統(tǒng)
        3.2.2 冰彈撞擊CFRP拱形板過(guò)程的采集及分析
        3.2.3 著靶處撓度的測(cè)量及分析
        3.2.4 著靶處沖擊壓力的測(cè)量及分析
        3.2.5 著靶處附近X-Y方向應(yīng)變的測(cè)量及分析
        3.2.6 著靶處靶板內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)分析
    本章小結(jié)
第4章 冰彈撞擊CFRP層合板有限元數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    4.1 冰彈高速撞擊CFRP層合板數(shù)值模擬技術(shù)路線
    4.2 CFRP層合板的模型建立
        4.2.1 CFRP平板模型的建立
        4.2.2 CFRP拱形板模型的建立
    4.3 CFRP層合板本構(gòu)方程的建立
    4.4 冰的參數(shù)獲取及本構(gòu)模型的建立
    4.5 網(wǎng)格設(shè)置
    4.6 CFRP復(fù)合材料層合板的失效準(zhǔn)則
    4.7 冰彈高速撞擊CFRP平板數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比
        4.7.1 冰彈高速撞擊CFRP平板過(guò)程的對(duì)比分析
        4.7.2 沖擊壓力及著靶處附近應(yīng)變的對(duì)比分析
        4.7.3 損傷模式對(duì)比分析
        4.7.4 冰彈高速撞擊CFRP平板數(shù)值模擬的失效分析
    4.8 冰彈高速撞擊拱形層合板數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比
        4.8.1 冰彈高速撞擊CFRP拱形板過(guò)程的對(duì)比分析
        4.8.2 沖擊壓力、應(yīng)變及撓度的對(duì)比分析
        4.8.3 毀傷模式的對(duì)比分析
    本章小結(jié)
第5章 冰彈撞擊CFRP層合板物理模型的建立
    5.1 冰彈撞擊CFRP平板理論模型的建立
        5.1.1 經(jīng)典層合板理論
        5.1.2 撞擊模型的建立
        5.1.3 理論模型計(jì)算值與數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比
    5.2 冰彈高速撞擊拱形層合板理論模型的建立
        5.2.1 CFRP拱形板的撓度理論控制方程
        5.2.2 撞擊模型的建立
        5.2.3 理論模型計(jì)算值與數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)比
    本章小結(jié)
結(jié)論
展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]高速撞擊下壓電陶瓷的動(dòng)力響應(yīng)及電輸出特性研究[D]. 王睿智.沈陽(yáng)理工大學(xué) 2018
[2]碳纖維層合板分層損傷聲發(fā)射特性研究[D]. 王驍.東北石油大學(xué) 2017
[3]碳纖維編織復(fù)合材料筋材的制備與性能分析[D]. 付成龍.天津工業(yè)大學(xué) 2016
[4]冰的韌脆轉(zhuǎn)變行為研究[D]. 任曉輝.大連理工大學(xué) 2005



本文編號(hào)：3683305