本文關(guān)鍵詞：復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)失效機(jī)理研究

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【摘要】：復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)也被稱為復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料夾芯板和三明治結(jié)構(gòu)。常見(jiàn)的復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)由五個(gè)部分構(gòu)成:上面板、上面板與芯材間的膠層、芯材、下面板與芯材間的膠層和下面板。面板和芯材之間通過(guò)膠層膠合在一起。上下面板通常采用相同材質(zhì)的薄板,如碳纖維層合板,要求面板有較大剛度。芯材通常采用輕質(zhì)材料,如紙蜂窩、泡沫等。蜂窩復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)有很多的優(yōu)點(diǎn),例如:比剛度、比強(qiáng)度高,熱穩(wěn)定性好,成型工藝性好,可設(shè)計(jì)性好等,因此復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)在不同領(lǐng)域有著廣泛的運(yùn)用。本文首先概述了現(xiàn)有復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的研究成果,討論了現(xiàn)有研究成果的不足。然后分析了復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的損傷形式,對(duì)應(yīng)不同的損傷形式提出了損傷失效模型。采用Hashin失效準(zhǔn)則和漸進(jìn)損傷演化模型研究面板的層內(nèi)損傷,采用粘結(jié)接觸模型研究面板的分層損傷,芯材和面板的脫粘采用粘結(jié)域模型研究,芯材損傷采用理想彈塑性模型。然后,對(duì)不同面板和不同蜂窩夾芯的復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)進(jìn)行了低速?zèng)_擊實(shí)驗(yàn),對(duì)損傷后的試件進(jìn)行了無(wú)損檢測(cè)和剩余強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。結(jié)合沖擊實(shí)驗(yàn)和無(wú)損檢測(cè)的結(jié)果,探討了復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)損傷規(guī)律,總結(jié)了面板和蜂窩芯材對(duì)整個(gè)夾芯結(jié)構(gòu)的影響。研究表明,面板的鋪層對(duì)蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能影響不大;蜂窩的公稱密度對(duì)沖擊力峰值影響較大,而蜂窩的蜂格邊長(zhǎng)對(duì)沖擊力峰值影響較小;隨著蜂窩公稱密度的增大,蜂窩剛度增大,導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)的整體剛度增大;沖擊損傷會(huì)降低結(jié)構(gòu)整體的平面內(nèi)剛度�；谖闹刑岢龅膭�(dòng)態(tài)失效模型,在有限元軟件ABAQUS中建立了離散體模型,首先通過(guò)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,證明了模型的有效性。然后通過(guò)數(shù)值模擬研究了蜂窩芯高度、蜂格邊長(zhǎng)、蜂窩壁厚度等因素對(duì)夾芯結(jié)構(gòu)抗沖擊性能的影響,總結(jié)了夾芯結(jié)構(gòu)在沖擊過(guò)程中的損傷規(guī)律,討論了蜂窩尺寸對(duì)夾芯結(jié)構(gòu)的影響。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合材料 夾芯結(jié)構(gòu) 紙蜂窩 低速?zèng)_擊 剩余強(qiáng)度
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(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5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 研究背景和意義10-15
• 1.1.1 復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)10-11
• 1.1.2 復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的研究意義11-15
• 1.2 復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 理論研究15-16
• 1.2.2 實(shí)驗(yàn)研究16-17
• 1.2.3 數(shù)值模擬17-19
• 1.3 現(xiàn)有研究工作的不足19-20
• 1.4 本文的研究?jī)?nèi)容20-21
• 第二章 復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)失效分析模型21-31
• 2.1 引言21
• 2.2 面板低速?zèng)_擊損傷分析模型21-30
• 2.2.1 面板層內(nèi)損傷失效分析模型21-24
• 2.2.2 面板層間損傷模型24-30
• 2.3 蜂窩芯材的失效模型及面板和芯材脫粘的失效模型30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)失效的實(shí)驗(yàn)研究31-87
• 3.1 引言31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方案31-34
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)31-32
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與工具32-34
• 3.3 實(shí)驗(yàn)材料與工況設(shè)置34-36
• 3.4 實(shí)驗(yàn)步驟36-78
• 3.4.1 試件處理36-37
• 3.4.2 試驗(yàn)結(jié)果37-69
• 3.4.3 結(jié)果分析69-78
• 3.5 蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度試驗(yàn)78-85
• 3.5.1 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)78-79
• 3.5.2 試驗(yàn)儀器及工具79-80
• 3.5.3 試件與工況設(shè)置80-81
• 3.5.4 試驗(yàn)步驟81-82
• 3.5.5 試驗(yàn)結(jié)果與分析82-85
• 3.6 本章小結(jié)85-87
• 第四章 復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的數(shù)值研究87-104
• 4.1 數(shù)值模擬方法87-88
• 4.2 數(shù)值模擬方法的驗(yàn)證88-90
• 4.3 數(shù)值模擬的工況設(shè)置90-91
• 4.4 數(shù)值模擬的結(jié)果與分析91-102
• 4.4.1 A組試件91-93
• 4.4.2 B組試件93-95
• 4.4.3 C組試件95-98
• 4.4.4 D組試件98-102
• 4.5 蜂窩的尺寸效應(yīng)102-103
• 4.6 本章小結(jié)103-104
• 總結(jié)和展望104-107
• 總結(jié)104-106
• 展望106-107
• 參考文獻(xiàn)107-112
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果112-113
• 致謝113-114
• 附表114

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