發(fā)布時(shí)間：2017-09-18 03:25

  本文關(guān)鍵詞：復(fù)合材料船體低速?zèng)_擊損傷研究

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【摘要】：復(fù)合材料船艇具有航速快、穩(wěn)性好、抗風(fēng)能力強(qiáng)、節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于漁船、游艇、獵掃雷艇、護(hù)衛(wèi)艦等軍用和民用工業(yè)。然而復(fù)合材料（Fiber Reinforced Plastics，簡(jiǎn)稱FRP）結(jié)構(gòu)在厚度方向上強(qiáng)度較弱，特別是層間粘接層的強(qiáng)度更低。因此復(fù)合材料船艇在受到重物跌落、艦船靠岸及艦艇間碰撞等低速碰撞作用時(shí)，易產(chǎn)生肉眼觀察不到的各種內(nèi)部損傷。當(dāng)這種損傷達(dá)到一定程度時(shí)就會(huì)導(dǎo)致船艇出現(xiàn)裂痕，甚至?xí)䲠嗔殉翛]。故低速?zèng)_擊對(duì)復(fù)合材料船艇的安全構(gòu)成了極大的威脅。 本文結(jié)合斷裂力學(xué)、損傷力學(xué)及FRP失效準(zhǔn)則，建立了FRP層合結(jié)構(gòu)低速?zèng)_擊損傷模型，分析了復(fù)合材料低速?zèng)_擊損傷機(jī)理，探究了損傷規(guī)律。然后針對(duì)不同類型的復(fù)合材料船體艙段結(jié)構(gòu)進(jìn)行了低速?zèng)_擊響應(yīng)分析。最終通過(guò)優(yōu)化對(duì)比分析，確定復(fù)合材料船體抗沖擊設(shè)計(jì)方案，為今后的復(fù)合材料船艇抗沖擊設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)。 首先基于斷裂力學(xué)和粘接理論，提出采用一種新的粘接單元模型。該模型使用了復(fù)合材料Chang-Chang破壞準(zhǔn)則和剛度退化準(zhǔn)則，既能模擬層內(nèi)損傷也能模擬層間分層。利用該模型分析了復(fù)合材料低速?zèng)_擊損傷機(jī)理。主要從空間曲度、沖擊能量、鋪層、邊界條件等方面研究了復(fù)合材料平板、殼體、殼體板架的低速?zèng)_擊損傷失效。對(duì)比研究了殼體與平板及T型加筋殼與夾層結(jié)構(gòu)對(duì)沖擊損傷因素的不同響應(yīng)。 其次，提出采用二維殼單元模擬真實(shí)的帽型材，，實(shí)體單元模擬夾層結(jié)構(gòu)的方法，研究了復(fù)合材料船艇常用單向帽型加筋板架、雙向帽型加筋板架及夾層結(jié)構(gòu)抗沖擊特性。對(duì)比分析了外板與骨材在低速?zèng)_擊中所起到的作用規(guī)律，同時(shí)對(duì)夾層結(jié)構(gòu)芯材的抗沖擊損傷性能進(jìn)行了詳細(xì)分析。 最后，對(duì)復(fù)合材料船體艙段抗沖擊性能進(jìn)行了研究：從骨架結(jié)構(gòu)形式、骨材結(jié)構(gòu)尺寸、外板厚度等方面統(tǒng)計(jì)比較并作出優(yōu)化，得出抗沖擊設(shè)計(jì)方案，為今后的船艇抗沖擊設(shè)計(jì)提供了參考。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合材料 低速?zèng)_擊損傷 數(shù)值仿真 粘接元 船體艙段優(yōu)化
【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】：2014
【分類號(hào)】：U674.93;U661.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題來(lái)源9
• 1.2 課題研究目的和意義9-10
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3.1 FRP 低速?zèng)_擊損傷理論研究10-11
• 1.3.2 FRP 低速?zèng)_擊損傷實(shí)驗(yàn)研究11-12
• 1.3.3 FRP 低速?zèng)_擊損傷數(shù)值模擬研究12-13
• 1.3.4 FRP 船體低速?zèng)_擊損傷研究13-14
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容14-15
• 第2章 復(fù)合材料層合板低速?zèng)_擊損傷研究15-24
• 2.1 FRP 層合結(jié)構(gòu)本構(gòu)模型15-18
• 2.2 FRP 層合板理論18
• 2.3 FRP 失效準(zhǔn)則與性能退化18-20
• 2.4 FRP 層合板沖擊損傷模式及模型實(shí)現(xiàn)20-22
• 2.4.1 層內(nèi)損傷起始與拓展原理20-21
• 2.4.2 層間損傷失效與粘接原理21-22
• 2.5 FRP 層合板沖擊動(dòng)力學(xué)22-23
• 2.6 本章小結(jié)23-24
• 第3章 復(fù)合材料低速?zèng)_擊損傷數(shù)值分析24-42
• 3.1 ANSYS/LS-DYNA 在 FRP 沖擊分析中的應(yīng)用24-25
• 3.2 有限元數(shù)值模型方案驗(yàn)證25-33
• 3.2.1 模型方案25-26
• 3.2.2 材料模型與邊界條件26-27
• 3.2.3 接觸算法27
• 3.2.4 方案驗(yàn)證比較27-33
• 3.3 復(fù)合材料板殼的沖擊損傷因素研究33-40
• 3.3.1 不同曲率殼體與平板沖擊研究33-34
• 3.3.2 不同沖擊能量對(duì)殼體損傷影響研究34-35
• 3.3.3 不同鋪層順序?qū)んw與平板影響研究35-37
• 3.3.4 不同邊界條件對(duì)殼體影響研究37-39
• 3.3.5 沖擊方向?qū)んw影響研究39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-42
• 第4章 復(fù)合材料船體板架抗沖擊性能研究42-59
• 4.1 FRP 船體板架模型計(jì)算關(guān)鍵42-43
• 4.2 T 型加筋殼與夾層結(jié)構(gòu)沖擊損傷特性43-49
• 4.3 單向帽型加筋板架抗沖擊特性49-53
• 4.4 雙向帽型加筋板架抗沖擊特性53-57
• 4.5 本章小結(jié)57-59
• 第5章 復(fù)合材料船體艙段抗沖擊性能研究59-71
• 5.1 FRP 艙段有限元模型59-60
• 5.2 結(jié)構(gòu)對(duì) FRP 艙段抗沖擊性能影響研究60-66
• 5.3 沖擊能量對(duì) FRP 艙段抗沖擊性能影響研究66-67
• 5.4 帽型加筋對(duì) FRP 艙段抗沖擊性能影響研究67-69
• 5.5 厚度對(duì) FRP 艙段抗沖擊性能影響研究69-70
• 5.6 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果78-80
• 致謝80

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 梅志遠(yuǎn),朱錫,劉潤(rùn)泉;船用加筋板架爆炸載荷下動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)值分析[J];爆炸與沖擊;2004年01期

2 徐穎;溫衛(wèi)東;崔海坡;;復(fù)合材料層合板低速?zèng)_擊逐漸累積損傷預(yù)測(cè)方法[J];材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào);2006年01期

3 朱煒W

本文編號(hào)：873121