本文關(guān)鍵詞：大型復(fù)雜復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的承載能力研究

  更多相關(guān)文章： 復(fù)合材料 部件級(jí)結(jié)構(gòu) 承載能力 整體—局部分析 缺陷敏感性

【摘要】：纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比剛度大、材料各向異性、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域中。在部件級(jí)復(fù)合材料構(gòu)件的承載能力評(píng)估中,因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的尺度大、連接成型的復(fù)雜性,導(dǎo)致其失效模式具有多樣性,某些局部失效行為會(huì)誘發(fā)整體結(jié)構(gòu)的早期失效,即造成結(jié)構(gòu)失效的主控因素的具有不確定性,承載能力的數(shù)值預(yù)測(cè)的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差很難控制在15%以內(nèi)。同時(shí)在大型復(fù)合材料的部件設(shè)計(jì)流程中逐漸減少結(jié)構(gòu)分析對(duì)試驗(yàn)的依賴已是一種行業(yè)趨勢(shì),因此需要進(jìn)一步改善大型復(fù)雜復(fù)合材料構(gòu)件承載能力的數(shù)值預(yù)測(cè)方法。本文根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)得到的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的破壞行為,著眼于有限元數(shù)值分析,采取整體等效簡(jiǎn)化與局部精細(xì)分析的相結(jié)合的思想,提出基于“模型群”的層次化分析策略,進(jìn)而提出一種高精度大型復(fù)雜復(fù)合材料結(jié)構(gòu)承載能力預(yù)測(cè)的數(shù)值計(jì)算方法�！澳Ｐ腿骸狈治鍪紫韧ㄟ^整體等效模型的初步計(jì)算獲取載荷傳遞和分配規(guī)律、基本強(qiáng)度和剛度信息,提供子模型的應(yīng)力和位移邊界。然后分別建立層合板失效模型、界面失效相關(guān)模型等精細(xì)子模型,分別對(duì)各子模型的邊界施加由整體分析得到的相應(yīng)的力或位移,通過比較各子模型的破壞單元數(shù)量、破壞速率以及破壞時(shí)間評(píng)估得到各個(gè)局部的主要失效模式及可能誘發(fā)整體失效的主控因素,最終建立一個(gè)只重點(diǎn)考慮失效主控因素而忽略次要因素的標(biāo)準(zhǔn)化模型。利用復(fù)合材料層合板試驗(yàn)、復(fù)合材料薄壁加筋板試驗(yàn)的結(jié)果分別修正次級(jí)精細(xì)分析模型,從而控制各子模型的有效性和計(jì)算精度。采取“模型群”分析策略,對(duì)飛機(jī)尾翼盒段結(jié)構(gòu)進(jìn)行了整體—局部分析,研究了結(jié)構(gòu)在彎曲載荷下各關(guān)鍵局部細(xì)節(jié)的破壞特點(diǎn),探討了結(jié)構(gòu)失效的主控因素,并分析了結(jié)構(gòu)的彎曲承載能力。在“模型群”分析的基礎(chǔ)上,利用正交實(shí)驗(yàn)法研究了尾翼盒段關(guān)鍵承載區(qū)域?qū)Σ煌謱尤毕莸拿舾行�。研究表�?在分層缺陷的預(yù)埋深度、大小和面內(nèi)位置等因素中,尾翼盒段梁腹板結(jié)構(gòu)對(duì)缺陷的深度較為敏感,損傷影響因子隨缺陷半徑增大而增大,在靠近梁腹板對(duì)稱軸的區(qū)域內(nèi),分層擴(kuò)展對(duì)缺陷位置更為敏感。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合材料 部件級(jí)結(jié)構(gòu) 承載能力 整體—局部分析 缺陷敏感性
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(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4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)承載性能分析研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 試樣和元件級(jí)分析10-12
• 1.2.2 典型結(jié)構(gòu)級(jí)分析12
• 1.2.3 部件級(jí)結(jié)構(gòu)分析12-13
• 1.3 本文研究的內(nèi)容13-15
• 2 復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的漸進(jìn)失效分析方法15-37
• 2.1 引言15
• 2.2 層合板材料失效模型15-20
• 2.2.1 材料破壞模式與失效準(zhǔn)則15-16
• 2.2.2 材料彈性參數(shù)的退化16-17
• 2.2.3 復(fù)合材料漸進(jìn)損傷實(shí)現(xiàn)流程17-18
• 2.2.4 內(nèi)聚力模型18-20
• 2.3 非線性分析方法20-22
• 2.4 復(fù)合材料層合板拉伸失效分析與驗(yàn)證22-26
• 2.4.1 試驗(yàn)件描述22-23
• 2.4.2 有限元模型與結(jié)果分析23-24
• 2.4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與對(duì)比驗(yàn)證24-26
• 2.5 復(fù)合材料薄壁加筋板壓縮失效分析與驗(yàn)證26-31
• 2.5.1 試驗(yàn)件描述26
• 2.5.2 有限元模型與結(jié)果分析26-28
• 2.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與對(duì)比驗(yàn)證28-31
• 2.6 復(fù)合材料薄壁加筋板剪切失效分析與驗(yàn)證31-35
• 2.6.1 試驗(yàn)件描述31
• 2.6.2 有限元模型與結(jié)果分析31-33
• 2.6.3 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果對(duì)比驗(yàn)證33-35
• 2.7 本章小結(jié)35-37
• 3 部件級(jí)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的分析方法37-44
• 3.1 引言37
• 3.2 “模型群”分析概念37-41
• 3.2.1 “模型群”分析的基本假定37-38
• 3.2.2 按破壞模式劃分的“模型群”分析策略38-39
• 3.2.3 按局部結(jié)構(gòu)特征劃分的“模型群”分析策略39-40
• 3.2.4 考慮失效主控因素的標(biāo)準(zhǔn)化模型承載能力評(píng)估40-41
• 3.3 模型簡(jiǎn)化方法41-42
• 3.4 子模型分析方法42-44
• 4 飛機(jī)尾翼盒段結(jié)構(gòu)有限元分析44-63
• 4.1 整體分析44-47
• 4.1.1 整體模型及等效簡(jiǎn)化44-46
• 4.1.2 整體簡(jiǎn)化模型的有限元分析46-47
• 4.2 “模型群”精細(xì)分析47-59
• 4.2.1 局部分析部位的選取及建模47-50
• 4.2.2 子模型的失效分析50-57
• 4.2.3 失效主控因素的綜合評(píng)估57-59
• 4.3 考慮失效主控因素的標(biāo)準(zhǔn)化模型分析59-62
• 4.3.1 整體模型二次處理59
• 4.3.2 標(biāo)準(zhǔn)化模型分析結(jié)果59-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 5 飛機(jī)尾翼盒段梁腹板結(jié)構(gòu)的分層缺陷敏感性分析63-68
• 5.1 引言63
• 5.2 含分層缺陷的梁腹板分析模型63-64
• 5.3 分層缺陷敏感性分析64-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 結(jié)論68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況72-73
• 致謝73-74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：819851