本文關(guān)鍵詞：海工復(fù)合材料及防撞結(jié)構(gòu)耐沖擊性多尺度模擬

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【摘要】：復(fù)合材料的發(fā)展可以追溯至1960年，因其具有質(zhì)量輕、比剛度和比強(qiáng)度高、抗疲勞性?xún)?yōu)異以及耐腐蝕等特性，使得纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用從此成為一項(xiàng)迅猛發(fā)展的科學(xué)技術(shù)。時(shí)至今日，復(fù)合材料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子信息、建筑、交通、航空以及軍事等領(lǐng)域，其在船舶與海洋結(jié)構(gòu)物中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，已經(jīng)成為船舶與海洋結(jié)構(gòu)物制造中的重要材料，如船體、上層建筑、復(fù)合材料螺旋槳以及海上風(fēng)力發(fā)電葉片等。因其在應(yīng)用方面具有廣闊的拓展空間，復(fù)合材料在船舶和海洋結(jié)構(gòu)物中的應(yīng)用也是眾多國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)課題之一。但是復(fù)合材料也有沖擊敏感性等缺點(diǎn)，為了確保復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)物能夠在復(fù)雜海洋環(huán)境中安全使用，必須考慮其耐沖擊性。 本文試圖結(jié)合復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)相關(guān)原理，探究運(yùn)用細(xì)觀力學(xué)分析復(fù)合材料本構(gòu)特性的方法，進(jìn)而基于損傷力學(xué)，考慮復(fù)合材料纖維與基體的界面層缺陷，計(jì)算其橫向拉伸強(qiáng)度并與實(shí)驗(yàn)值作比較，并討論應(yīng)變率對(duì)計(jì)算的影響。接著運(yùn)用復(fù)合材料宏觀力學(xué)以及斷裂力學(xué)相關(guān)原理，討論復(fù)合材料的耐沖擊屬性以及纖維方向，疊層順序，層合板試件形狀，沖頭形狀以及沖擊能量等參數(shù)對(duì)復(fù)合材料低速?zèng)_擊試驗(yàn)的影響并得出一般性規(guī)律。在討論復(fù)合材料本構(gòu)特性以后，進(jìn)而著眼于工程應(yīng)用，以防撞結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，，用有限元方法定性分析防撞結(jié)構(gòu)的防撞機(jī)理，并校核現(xiàn)有鋼質(zhì)防撞結(jié)構(gòu)的有效性，最后根據(jù)校核結(jié)果，提出結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案和材料優(yōu)化方案。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合材料 細(xì)觀力學(xué) 有限元 彈性特性 界面特性 低速?zèng)_擊 防撞結(jié)構(gòu)
【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】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：U668.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 課題背景10-12
• 1.1.1 復(fù)合材料簡(jiǎn)介10-11
• 1.1.2 海洋環(huán)境對(duì)結(jié)構(gòu)物的力學(xué)作用11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 復(fù)合材料界面特性研究進(jìn)展13
• 1.2.2 復(fù)合材料低速?zèng)_擊研究進(jìn)展13-15
• 1.2.3 防撞結(jié)構(gòu)研究進(jìn)展15-16
• 1.3 本課題研究目的與意義16-17
• 1.3.1 研究目的16-17
• 1.3.2 研究意義17
• 1.4 課題研究的主要工作及思路17-18
• 1.4.1 單向復(fù)合材料細(xì)觀本構(gòu)特性模擬17
• 1.4.2 復(fù)合材料層合板低速?zèng)_擊多尺度模擬17-18
• 1.4.3 大橋防撞結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析18
• 1.5 本章小結(jié)18-20
• 第二章 理論基礎(chǔ)20-28
• 2.1 引言20
• 2.2 復(fù)合材料宏觀力學(xué)簡(jiǎn)述20-21
• 2.3 復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)簡(jiǎn)述21-23
• 2.4 單層板損傷理論23-25
• 2.4.1 損傷起始準(zhǔn)則23
• 2.4.2 損傷演化準(zhǔn)則23-25
• 2.5 層合板分層理論25-26
• 2.6 本章小結(jié)26-28
• 第三章 單向復(fù)合材料細(xì)觀本構(gòu)特性模擬28-36
• 3.1 單向增強(qiáng)纖維復(fù)合材料剛度數(shù)值模擬28-31
• 3.1.1 模型及邊界條件28-29
• 3.1.2 有限元模擬29
• 3.1.3 結(jié)果分析29-31
• 3.2 單向增強(qiáng)纖維復(fù)合材料橫向拉伸強(qiáng)度數(shù)值模擬31-35
• 3.2.1 模型及邊界條件31-32
• 3.2.2 有限元模擬32
• 3.2.3 結(jié)果分析32-33
• 3.2.4 RVE 橫向拉伸本構(gòu)數(shù)值模擬適用范圍討論33-35
• 3.3 本章小結(jié)35-36
• 第四章 復(fù)合材料層合板低速?zèng)_擊多尺度模擬36-62
• 4.1 單元類(lèi)型及材料屬性36-38
• 4.1.1 單元類(lèi)型36
• 4.1.2 材料屬性36-38
• 4.2 復(fù)合材料層合板低速?zèng)_擊模擬可靠性分析38-47
• 4.2.1 碳纖維/環(huán)氧層合板低速?zèng)_擊模擬及其實(shí)驗(yàn)對(duì)比39-42
• 4.2.2 石墨/環(huán)氧復(fù)合材料低速?zèng)_擊模擬及其實(shí)驗(yàn)對(duì)比42-45
• 4.2.3 碳纖維/環(huán)氧(AS4/8552)層合板低速?zèng)_擊模擬及其實(shí)驗(yàn)對(duì)比45-47
• 4.3 沖頭及試件形狀對(duì)層合板低速?zèng)_擊結(jié)果的影響47-52
• 4.3.1 材料選擇及層合板設(shè)計(jì)47-48
• 4.3.2 結(jié)果分析48-52
• 4.4 層板鋪層角度對(duì)層合板低速?zèng)_擊結(jié)果的影響52-56
• 4.4.1 材料選擇及層合板設(shè)計(jì)52-53
• 4.4.2 結(jié)果分析53-56
• 4.5 簡(jiǎn)化模擬方法及誤差分析56-60
• 4.5.1 材料選擇及層合板設(shè)計(jì)56-57
• 4.5.2 結(jié)果分析57-60
• 4.6 本章小結(jié)60-62
• 第五章 大橋防撞結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析62-82
• 5.1 概念設(shè)計(jì)及工況選擇62-67
• 5.1.1 防撞結(jié)構(gòu)形式62-65
• 5.1.2 工況及邊界條件65-67
• 5.2 有限元模擬67-69
• 5.2.1 單元類(lèi)型及模擬流程67
• 5.2.2 材料屬性67-69
• 5.3 結(jié)果與分析69-81
• 5.3.1 初始方案防撞結(jié)構(gòu)有效性校核69-71
• 5.3.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案71-78
• 5.3.3 材料優(yōu)化方案78-81
• 5.4 本章小結(jié)81-82
• 第六章 結(jié)論與展望82-84
• 6.1 主要結(jié)論82-83
• 6.2 不足與展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-92
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果92-93
• 致謝93-94
• 答辯委員會(huì)對(duì)論文的評(píng)定意見(jiàn)94

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

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7 胡志強(qiáng),顧永寧,高震,李雅寧;基于非線(xiàn)性數(shù)值模擬的船橋碰撞力快速估算[J];工程力學(xué);2005年03期

本文編號(hào)：749455