本文關(guān)鍵詞：船用復(fù)合材料夾層板力學(xué)性能研究

  更多相關(guān)文章： 復(fù)合材料夾層板 理論模型 彎曲 振動 響應(yīng)分析

【摘要】：隨著艦船科技的發(fā)展,復(fù)合材料在船舶領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。船用復(fù)合材料夾層板具有耐腐蝕、無磁性、導(dǎo)熱系數(shù)低、易于加工成型和可設(shè)計性好等優(yōu)點(diǎn)。但復(fù)合材料夾層板的力學(xué)行為比較復(fù)雜,對其力學(xué)性能開展相關(guān)研究,有利于復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)在船體結(jié)構(gòu)上的推廣應(yīng)用和優(yōu)化設(shè)計,具有一定的理論價值和工程指導(dǎo)意義。本論文基于層合板理論,考慮船用夾層板的結(jié)構(gòu)特性,對復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)和動力學(xué)問題進(jìn)行了理論和數(shù)值仿真分析。建立了適用于復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型并編程實現(xiàn)理論求解,在驗證理論模型準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上,分析了夾層結(jié)構(gòu)彎曲特性、自由振動和動態(tài)響應(yīng)及參數(shù)影響;并且基于有限元軟件,對船用復(fù)合材料夾層板在外物沖擊作用下的抗沖擊性能進(jìn)行了研究;并將復(fù)合材料夾層板應(yīng)用于船體板架結(jié)構(gòu)中,對復(fù)合材料船體板架結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)問題進(jìn)行了仿真分析。文中結(jié)論對新型復(fù)合夾層結(jié)構(gòu)在船體中的應(yīng)用和優(yōu)化設(shè)計提供了依據(jù)和參考。具體工作主要有:(1)本文首先學(xué)習(xí)了經(jīng)典夾層板理論,分別實現(xiàn)了Reissner夾層板理論和Hoff夾層板理論在復(fù)合材料夾層板的推廣和應(yīng)用�？紤]復(fù)合材料夾層板的力學(xué)特性,在Sriniva建立的Zig-zag模型的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)實現(xiàn)了考慮面板剪切效應(yīng)的一階Zig-zag變形理論,給出了軟、硬夾芯的兩種力學(xué)求解模型;為了改善厚板的面內(nèi)位移,本文在一階Zig-zag理論基礎(chǔ)上,建立了芯層基于三階剪切變形理論的高階Zig-zag理論模型,并根據(jù)Hamilton原理推導(dǎo)出其控制方程。(2)重點(diǎn)基于本文推導(dǎo)的Zig-zag理論模型的控制方程,采用MATLAB語言編程求解了復(fù)合材料夾層板靜力彎曲問題,通過與文獻(xiàn)結(jié)果對比驗證幾種理論對于靜力學(xué)問題求解的有效性,在此基礎(chǔ)上研究了夾層板設(shè)計參數(shù)(面芯厚度比、長寬比、模量比)對夾層板彎曲性能的影響。(3)基于推導(dǎo)的Zig-zag模型的控制方程,采用MATLAB語言編程求解了復(fù)合材料夾層板的自由振動問題,通過對比分析驗證了本文推導(dǎo)模型的準(zhǔn)確性,并對自由振動問題進(jìn)行了參數(shù)影響分析;根據(jù)模型的運(yùn)動方程,采用Newmark法求解復(fù)合材料夾層板在彈性變形階段的橫向動態(tài)響應(yīng),并討論結(jié)構(gòu)阻尼及芯層厚度對夾層結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)的影響;最后基于LS-DYNA研究了外物沖擊作用下的復(fù)合材料夾層板的抗沖擊性能。(4)在船體結(jié)構(gòu)中,板架的結(jié)構(gòu)形式較為復(fù)雜,對復(fù)雜結(jié)構(gòu)應(yīng)用理論計算有時比較困難。為了進(jìn)一步指導(dǎo)復(fù)合材料夾層板在船舶結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用,對復(fù)合材料夾層板架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜態(tài)力學(xué)性能分析,同時討論了筋材尺寸及面板鋪層角度對結(jié)構(gòu)性能影響。
【關(guān)鍵詞】：復(fù)合材料夾層板 理論模型 彎曲 振動 響應(yīng)分析
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U661.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 主要符號說明12-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 研究背景及意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢14-19
• 1.2.1 船用復(fù)合材料的應(yīng)用現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 夾層板理論研究現(xiàn)狀16-19
• 1.3 本文主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)19-21
• 1.3.1 本文主要工作19-20
• 1.3.2 本文的創(chuàng)新點(diǎn)20-21
• 第2章 復(fù)合材料層合板理論求解模型與分析21-29
• 2.1 復(fù)合材料層合板理論21-24
• 2.1.1 經(jīng)典層合板理論（CLPT）21
• 2.1.2 一階剪切變形理論（FSDT）21-23
• 2.1.3 高階剪切變形理論（HSDTs）23-24
• 2.2 復(fù)合材料層合板的本構(gòu)關(guān)系24-25
• 2.3 算例驗證與分析25-28
• 2.3.1 層合板理論算例驗證25-27
• 2.3.2 鋪層方式對彎曲撓度的影響27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 船用復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)力學(xué)模型建立29-43
• 3.1 經(jīng)典夾層板理論29-31
• 3.1.1 復(fù)合材料夾層板的Reissner理論求解模型30
• 3.1.2 復(fù)合材料夾層板的Hoff理論求解模型30-31
• 3.2 復(fù)合材料夾層板的一階Zig-zag理論求解模型（FZZT）31-37
• 3.3 復(fù)合材料夾層板的高階Zig-zag理論求解模型（HZZT）37-41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 第4章 船用復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的靜力學(xué)問題分析43-55
• 4.1 復(fù)合材料夾層板彎曲問題理論分析43-51
• 4.1.1 載荷三角級數(shù)形式43-44
• 4.1.2 邊界條件44-46
• 4.1.3 復(fù)合材料夾層板理論模型驗證46-51
• 4.2 復(fù)合材料夾層板參數(shù)對彎曲性能的影響51-54
• 4.2.1 面芯厚度比對彎曲撓度的影響51-52
• 4.2.2 夾層板長寬比對彎曲撓度的影響52-53
• 4.2.3 芯層彈性模量對彎曲撓度的影響53
• 4.2.4 面板彈性模量比對彎曲撓度的影響53-54
• 4.3 本章小結(jié)54-55
• 第5章 船用復(fù)合材料夾層結(jié)構(gòu)的動力學(xué)問題分析55-73
• 5.1 復(fù)合材料夾層板自由振動理論分析55-60
• 5.1.1 復(fù)合材料夾層板理論模型驗證55-58
• 5.1.2 芯層彈性模量對固有頻率的影響58-59
• 5.1.3 芯層密度對夾層板固有頻率的影響59-60
• 5.2 復(fù)合材料夾層板動力響應(yīng)理論分析60-66
• 5.2.1 動力學(xué)微分方程數(shù)值方法簡介60-61
• 5.2.2 復(fù)合材料夾層板理論模型動力學(xué)驗證61-62
• 5.2.3 三角脈沖載荷動態(tài)響應(yīng)分析62-65
• 5.2.4 阻尼比例系數(shù)對復(fù)合材料夾層板動力學(xué)性能的影響65-66
• 5.2.5 面芯厚度比對復(fù)合材料夾層板動力學(xué)性能的影響66
• 5.3 復(fù)合材料夾層板外物沖擊問題數(shù)值仿真分析66-72
• 5.3.1 復(fù)合材料的強(qiáng)度失效判據(jù)66-67
• 5.3.2 復(fù)合材料夾層板有限元模型67-68
• 5.3.3 計算結(jié)果分析68-70
• 5.3.4 不同材料面板的吸能比較70-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 第6章 復(fù)合材料夾層板架靜力性能數(shù)值仿真分析73-81
• 6.1 板架結(jié)構(gòu)的靜力仿真分析73-77
• 6.1.1 板架結(jié)構(gòu)模型的建立73-75
• 6.1.2 計算結(jié)果分析75-77
• 6.2 復(fù)合材料板架參數(shù)研究與討論77-80
• 6.2.1 筋材厚度對板架結(jié)構(gòu)位移和應(yīng)力的影響77
• 6.2.2 筋材高度對板架結(jié)構(gòu)位移和應(yīng)力的影響77-78
• 6.2.3 面板鋪層方式對板架結(jié)構(gòu)位移和應(yīng)力的影響78-80
• 6.3 本章小結(jié)80-81
• 第7章 總結(jié)與展望81-85
• 7.1 論文主要工作81
• 7.2 論文主要結(jié)論81-82
• 7.3 論文工作展望82-85
• 參考文獻(xiàn)85-88
• 附錄 本文推導(dǎo)的一階Zig-zag夾層板理論運(yùn)動方程88-90
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文90-91
• 致謝91-92
• 詳細(xì)摘要92-96

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1 于輝;白兆宏;姚熊亮;;蜂窩夾層板的優(yōu)化設(shè)計分析[J];中國艦船研究;2012年02期

2 李路遙;王林;;船用鋼-聚氨酯復(fù)合夾層板的沖擊性能分析[J];江蘇船舶;2012年02期

3 王伊卿;孫琨;劉艷玲;趙萬華;;異質(zhì)金屬夾層板的動態(tài)抗撞性能研究[J];機(jī)械制造;2012年05期

4 田阿利;沈超明;徐超;;夾層板系統(tǒng)壓縮力學(xué)性能試驗研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2012年34期

5 陳林;李卓;謝曉忠;徐偉;;V型夾層板聲學(xué)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究[J];船舶;2013年01期

6 ;蜂窩夾層板在建筑上的應(yīng)用[J];建筑學(xué)報;1977年03期

7 李樹明;矩形夾層板的非線性彎曲問題[J];北京工業(yè)學(xué)院學(xué)報;1986年03期

8 蔣恩德;;鋼絲網(wǎng)水泥夾層板受彎強(qiáng)度與變形分析[J];混凝土與水泥制品;1991年03期

9 劉昆;俞鞠梅;胡宗文;鄒聰;洪婷婷;;X形夾芯激光焊接夾層板碰撞性能分析[J];計算機(jī)輔助工程;2013年S1期

10 張曉君;杜志鵬;謝永和;;夾層板在艦艇沖擊防護(hù)中的研究進(jìn)展[J];中國造船;2011年04期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張延昌;王自力;顧金蘭;張世聯(lián);;沖擊載荷下激光焊接夾層板性能研究[A];2009年度全國復(fù)合材料力學(xué)研討會論文集[C];2009年

2 周艷秋;洪明;;艦船用夾層板的力學(xué)特征與應(yīng)用[A];2004年船舶與海洋工程學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2004年

3 白瑞祥;陳浩然;蘇長健;;復(fù)合材料夾層板壓-剪穩(wěn)定性有限元分析[A];計算力學(xué)研究與進(jìn)展——中國力學(xué)學(xué)會青年工作委員會第三屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];1999年

4 趙寶生;;無限長夾層板的精化理論[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

5 張延昌;顧金蘭;王自力;張世聯(lián);;蜂窩夾層板結(jié)構(gòu)抗沖擊正交試驗優(yōu)化設(shè)計[A];第九屆全國沖擊動力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];2009年

6 富明慧;劉祚秋;劉耀鵬;;蜂窩夾層板的一種等效單層模型[A];第十屆全國結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會議論文集第Ⅰ卷[C];2001年

7 馮琨程;陳國平;;金屬波紋夾層板力學(xué)性能等效的有限元分析方法[A];中國力學(xué)大會——2013論文摘要集[C];2013年

8 王自力;張延昌;顧金蘭;;水下爆炸沖擊載荷下激光焊接夾層板動態(tài)響應(yīng)分析[A];第四屆全國船舶與海洋工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

9 黃寶寶;劉偉慶;方海;萬里;;高速彈丸侵徹復(fù)合材料夾層板的數(shù)值模擬[A];第七屆全國工程結(jié)構(gòu)安全防護(hù)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

10 楊坤;梅志遠(yuǎn);;夾層平板動力學(xué)固有特性的數(shù)值仿真分析[A];2009年船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨中國船舶學(xué)術(shù)界進(jìn)入ISSC30周年紀(jì)念會論文集[C];2009年

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1 特約記者 李積軒;夾層板代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼板造船[N];中國船舶報;2001年

2 宏立;荷蘭開發(fā)高效復(fù)合材料芯層板[N];中國建材報;2006年

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1 劉小蠻;夾層板的屈曲及相關(guān)動態(tài)特性的數(shù)值與實驗研究[D];燕山大學(xué);2015年

2 韓敬永;復(fù)合材料夾層板結(jié)構(gòu)熱環(huán)境下聲振特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

3 李響;承載夾層復(fù)合材料的輕量化設(shè)計方法及其應(yīng)用研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

4 白瑞祥;含損傷復(fù)合材料夾層板和加筋板的損傷擴(kuò)展與破壞研究[D];大連理工大學(xué);2002年

5 張攀;空中近場爆炸載荷下夾層板結(jié)構(gòu)的動力學(xué)行為及其失效機(jī)理研究[D];華中科技大學(xué);2014年

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1 張建英;夾層圓板在磁場中的隨機(jī)振動分析[D];燕山大學(xué);2015年

2 葉仁傳;船用SPS結(jié)構(gòu)抗沖擊性能與破壞機(jī)理研究[D];江蘇科技大學(xué);2015年

3 黃志平;考慮高階剪切變形硬夾芯夾層板的彎曲研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

4 陳家鵬;基于修正Hoff理論硬夾芯夾層板彎曲問題研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

5 吳廷洋;蜂窩夾層板隔聲特性研究與低噪聲結(jié)構(gòu)設(shè)計[D];南昌航空大學(xué);2016年

6 盧衛(wèi)彬;鋼/尼龍夾層板的壓縮力學(xué)性能研究[D];江蘇科技大學(xué);2016年

7 舒成福;瓦楞夾層板彎曲載荷下的理論推導(dǎo)和工程設(shè)計[D];湖南大學(xué);2016年

8 陳一鳴;船用復(fù)合材料夾層板力學(xué)性能研究[D];江蘇科技大學(xué);2016年

9 張瑞鵬;大跨度空腹網(wǎng)架與空腹夾層板樓蓋結(jié)構(gòu)體系的研究與對比[D];貴州大學(xué);2016年

10 劉卓群;鋼空腹夾層板樓蓋靜力計算模型研究[D];貴州大學(xué);2016年

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本文編號：997564