本文關(guān)鍵詞：基于非局部理論的復(fù)合材料層合板損傷演化研究

  更多相關(guān)文章： 碳纖維復(fù)合材料層合板 非局部理論 VUMAT 沖擊損傷

【摘要】：碳纖維復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高和比剛度高等優(yōu)點(diǎn),以及優(yōu)異的疲勞特性,因此纖維增強(qiáng)復(fù)合材料被廣泛地用于各種領(lǐng)域,比如在航空,航天,汽車,船舶,風(fēng)力發(fā)電等產(chǎn)業(yè)作為承載組件,尤其在航空和航天結(jié)構(gòu)是必不可少的。但是復(fù)合材料的韌性較低,當(dāng)受到外部載荷作用時(shí),尤其是受到?jīng)_擊載荷后極易發(fā)生損傷。復(fù)合材料的損傷機(jī)理十分復(fù)雜,往往是由多種因素相互作用。對(duì)于沖擊損傷更是非常復(fù)雜和難以預(yù)料的,因?yàn)樗鼈円蕾囉谠S多參數(shù),如復(fù)合結(jié)構(gòu)的幾何形狀,沖擊物,沖擊速度,邊界條件,鋪層方式等。所以需要深入研究復(fù)合材料損傷失效行為,保證復(fù)合材料結(jié)構(gòu)使用過程中的安全。對(duì)于材料的應(yīng)變軟化問題,在經(jīng)典的局部理論框架下的連續(xù)模型有限元方法,常會(huì)出現(xiàn)病態(tài)的網(wǎng)格依賴問題。在此背景下,本文提出了根據(jù)應(yīng)變描述的Hashin失效準(zhǔn)則以及纖維和基體的損傷演化規(guī)律。本文主要工作是在ABAQUS/Explicit計(jì)算模塊中開發(fā)了非局部平均化VUMAT子程序,用來模擬軟化材料的行為,可以有效避免有限元仿真模擬損傷過程中過分依賴網(wǎng)格劃分問題。在子程序中根據(jù)Hashin失效準(zhǔn)則對(duì)纖維和基體進(jìn)行失效判斷,通過定義的材料損傷演化規(guī)律,完成了對(duì)復(fù)合材料纖維和基體在失效起始后的損傷演化模擬。為了驗(yàn)證子程序的準(zhǔn)確性,進(jìn)行了單一網(wǎng)格的算例分析,模擬了兩種鋪層情況下的拉伸和剪切測(cè)試,驗(yàn)證了子程序本構(gòu)模型以及損傷變量的演化規(guī)律。進(jìn)而進(jìn)行了網(wǎng)格密度測(cè)試,驗(yàn)證了通過本文開發(fā)的子程序計(jì)算的結(jié)果不具有網(wǎng)格依賴性。并進(jìn)一步建立含開孔的復(fù)合材料層合板二維有限元拉伸模型,通過Hashin準(zhǔn)則得到了開孔層合板的損傷失效模式以及極限載荷。最后建立了沖擊模型,并通過引入粘性層來模擬分層損傷,模擬得到了沖擊過程中關(guān)于沖擊頭的時(shí)間歷程曲線,將有限元仿真得到的結(jié)果與試驗(yàn)比較,驗(yàn)證了仿真模型的正確性。
【關(guān)鍵詞】：碳纖維復(fù)合材料層合板 非局部理論 VUMAT 沖擊損傷
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB33
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題的來源及研究目的和意義8-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 復(fù)合材料損傷國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 非局部模型國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容14-16
• 第2章 復(fù)合材料及非局部相關(guān)理論16-31
• 2.1 引言16-23
• 2.1.1 復(fù)合材料本構(gòu)關(guān)系16-19
• 2.1.2 損傷失效準(zhǔn)則19-22
• 2.1.3 損傷演化規(guī)律22-23
• 2.2 非局部理論23-27
• 2.2.1 非局部積分平均化方法24-27
• 2.2.2 基于梯度的非局部方法27
• 2.3 ABAQUS顯式分析理論27-28
• 2.4 VUMAT用戶子程序28-30
• 2.5 本章小結(jié)30-31
• 第3章 VUMAT開發(fā)及驗(yàn)證31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 單一單元測(cè)試31-40
• 3.2.1 [0]_4 鋪層單元測(cè)試32-35
• 3.2.2 [0/90]_s鋪層單元測(cè)試35-40
• 3.3 網(wǎng)格密度測(cè)試40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 開孔層合板拉伸損傷演化模擬研究42-50
• 4.1 引言42
• 4.2 二維模型損傷分析42-49
• 4.2.1 [(0/+45/-45/90)_2]_s層合板算例43-44
• 4.2.2 [(0/90)_4]_s層合板算例44-46
• 4.2.3 [(0//0/45/-45)_2]_s層合板算例46-47
• 4.2.4 [(45/-45)_4]_s層合板算例47-49
• 4.3 本章小結(jié)49-50
• 第5章 復(fù)合材料層合板沖擊損傷演化模擬研究50-60
• 5.1 引言50
• 5.2 復(fù)合材料層合板低速?zèng)_擊損傷模型50-52
• 5.3 復(fù)合材料層合板低速?zèng)_擊仿真結(jié)果52-59
• 5.3.1 時(shí)間歷程曲線52-54
• 5.3.2 復(fù)合材料層合板損傷分析54-59
• 5.4 本章小結(jié)59-60
• 結(jié)論60-62
• 參考文獻(xiàn)62-67
• 致謝67

【相似文獻(xiàn)】

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