Z-pin增強(qiáng)技術(shù)是在層合板厚度方向植入金屬棒或者碳纖維棒以提升復(fù)合材料層間斷裂韌性,增強(qiáng)抗分層能力的復(fù)合材料增強(qiáng)技術(shù),由于其成本低,增強(qiáng)效果好,受到國內(nèi)外專家重視。在工程實際中復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的分層往往是I+II型斷裂形式共同存在下的混合斷裂模式,因此研究Z-pin增強(qiáng)復(fù)合材料I+II型混合斷裂韌性并分析在混合斷裂模式下Z-pin的增強(qiáng)機(jī)理有十分重要的工程意義。通過DCB試驗與ENF試驗分別研究了碳纖維樹脂基復(fù)合材料層合板層間I型斷裂韌性與II型斷裂韌性。對Z-pin增強(qiáng)碳纖維樹脂基復(fù)合材料黏結(jié)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了三點彎曲試驗,分析了不同Z-pin直徑及單位寬度不同Z-pin植入數(shù)量對復(fù)合材料黏結(jié)頭斷裂韌性的影響。試驗結(jié)果表明:(1)脫膠失效過程由I型斷裂主導(dǎo)控制但同時含有II型斷裂,Z-pin的破壞以拔出為主。(2)增加Z-pin直徑或者增加單位寬度上Z-pin的植入數(shù)量都可以提高黏結(jié)頭開裂過程中黏結(jié)頭處的I+II型混合斷裂韌性。(3)裂紋擴(kuò)展過程中的能量消耗主要是黏結(jié)界面的脫膠以及Z-pin的彈性變形以及摩擦滑移。結(jié)合試驗,建立有限元模型,使用實體單元建立Z-pin,采用內(nèi)聚力單元模擬黏結(jié)界面...

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料及其應(yīng)用
        1.1.1 碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料特性
        1.1.2 碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用
    1.2 碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料增強(qiáng)技術(shù)
        1.2.1 三維編織技術(shù)
        1.2.2 縫合技術(shù)
        1.2.3 層間顆粒增強(qiáng)技術(shù)
        1.2.4 Z-pin增韌技術(shù)
    1.3 Z-pin增強(qiáng)技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文的研究意義及內(nèi)容
        1.4.1 研究意義
        1.4.2 研究內(nèi)容
2 斷裂韌性試驗研究
    2.1 引言
    2.2 復(fù)合材料層合板層間斷裂韌性試驗方法
        2.2.1 復(fù)合材料層合板I型層間斷裂韌性試驗方法
        2.2.2 復(fù)合材料層合板II型層間斷裂韌性試驗方法
        2.2.3 Z-pin增強(qiáng)復(fù)合材料黏結(jié)結(jié)構(gòu)I+II型混合斷裂韌性試驗方法
    2.3 復(fù)合材料層合板層間I型斷裂韌性試驗
        2.3.1 試驗過程
        2.3.2 試驗結(jié)果與討論
    2.4 復(fù)合材料層合板層間II型斷裂韌性試驗
        2.4.1 試驗過程
        2.4.2 試驗結(jié)果及討論
    2.5 Z-pin增強(qiáng)復(fù)合材料黏結(jié)結(jié)構(gòu)I+II型斷裂韌性試驗
        2.5.1 試驗過程
        2.5.2 試驗結(jié)果與討論
    2.6 本章小結(jié)
3 有限元基本理論
    3.1 引言
    3.2 Z-pin橋牽機(jī)理
    3.3 cohesive單元
    3.4 內(nèi)聚力單元離散方程
    3.5 內(nèi)聚力單元本構(gòu)方程
        3.5.1 線性軟化模型
        3.5.2 指數(shù)軟化模型
    3.6 摩擦模型
    3.7 本章小結(jié)
4 Z-pin增強(qiáng)復(fù)合材料黏結(jié)結(jié)構(gòu)I+II型斷裂韌性有限元模擬
    4.1 引言
    4.2 三點彎曲試驗有限元計算模型
        4.2.1 模型幾何尺寸及材料參數(shù)
        4.2.2 有限元模型建立
    4.3 有限元模型計算驗證
    4.4 植入Z-pin對黏結(jié)結(jié)構(gòu)I+II型混合斷裂韌性的影響
    4.5 不同Z-pin間距S對黏結(jié)結(jié)構(gòu)I+II型混合斷裂韌性的影響
    4.6 不同初始裂紋長度對黏結(jié)結(jié)構(gòu)I+II型混合斷裂韌性的影響
    4.7 本章小結(jié)
5 結(jié)論與展望
    5.1 本文的主要結(jié)論
    5.2 后續(xù)工作及展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間的科研成果



本文編號：3841757