本文關鍵詞：復合材料層合板疲勞累積損傷分析研究

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【摘要】：纖維增強樹脂基復合材料(Fiber Reinforced Plastic,簡稱FRP)具有比強度高、比剛度大、材料各向異性、抗疲勞性能佳以及成型工藝好等優(yōu)點,已被廣泛應用于飛機和宇航飛行器上。因為飛機所受載荷為循環(huán)變載荷,結(jié)構(gòu)件的破壞形式多為疲勞破壞,然而考慮到復合材料疲勞機理的復雜性,復合材料結(jié)構(gòu)件經(jīng)常采用靜強度設計覆蓋疲勞設計,這影響了其減重性能的發(fā)揮。為了飛機性能的提高,需要進一步發(fā)揮復合材料的功效。因此,深入研究FRP的疲勞損傷和壽命設計,具有重要的工程價值和理論意義。本文基于ABAQUS軟件平臺進行二次開發(fā),編寫子程序?qū)崿F(xiàn)FRP三維疲勞累積損傷分析功能。對建立的模型進行模塊化設計,選定包含分層失效模式的Hashin-Ye失效準則對單元進行失效判斷,采用剩余剛度—剩余強度關聯(lián)模型和Camanho材料退化模型對疲勞過程中的單元進行材料性能折減,利用疲勞損傷等效累積,建立起疲勞累積損傷的有限元分析流程。利用算例中的玻璃纖維增強復合材料(Glass Fiber Reinforced Plastic,簡稱GFRP)的疲勞試驗結(jié)果,擬合S-N曲線和剩余剛度-剩余強度關聯(lián)模型參數(shù)。將數(shù)據(jù)代入本文模型,對六種不同鋪層形式的層合板進行了疲勞壽命和剩余剛度的預測,并與試驗值進行了對比。結(jié)果表明,本文模型能較好地預測除準各向同性層合板以外的層合板的疲勞行為。
【關鍵詞】：復合材料 疲勞累積損傷 有限元分析
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V258
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 緒論8-17
• 1.1 引言8
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀8-15
• 1.2.1 疲勞壽命模型9-10
• 1.2.2 剩余強度模型10-11
• 1.2.3 剩余剛度模型11-13
• 1.2.4 耗散能模型13-14
• 1.2.5 疲勞漸進損傷模型14-15
• 1.3 本文的研究內(nèi)容15-17
• 2 復合材料層合板疲勞累積損傷有限元分析方法17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 復合材料層合板疲勞累積損傷模型17-22
• 2.2.1 應力分析17
• 2.2.2 疲勞失效準則17-19
• 2.2.3 材料性能退化19-22
• 2.2.4 疲勞損傷等效累積22
• 2.3 疲勞累積損傷有限元分析程序設計與實現(xiàn)22-26
• 2.3.1 循環(huán)載荷施加的兩個假設22-23
• 2.3.2 疲勞累積損傷有限元分析程序設計23-25
• 2.3.3 疲勞累積損傷有限元分析流程25-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 3 靜載荷下有限元模型驗證與分析27-34
• 3.1 引言27
• 3.2 玻璃纖維增強復合材料層合板靜強度分析算例27-33
• 3.2.1 層合板幾何尺寸和材料參數(shù)27-29
• 3.2.2 有限元模型和邊界條件29-30
• 3.2.3 不同情況下計算結(jié)果對比30-31
• 3.2.4 層合板靜力下?lián)p傷失效過程分析31-33
• 3.3 本章小結(jié)33-34
• 4 層合板疲勞累積損傷模型驗證與分析34-56
• 4.1 引言34
• 4.2 算例疲勞試驗研究34
• 4.3 層合板疲勞材料參數(shù)確定34-40
• 4.3.1 剩余剛度-剩余強度關聯(lián)模型參數(shù)34-37
• 4.3.2 S-N曲線37-40
• 4.4 層合板疲勞累積損傷模型驗證40-55
• 4.4.1 層合板疲勞壽命和剩余剛度預測40-49
• 4.4.2 層合板疲勞累積損傷過程分析49-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻57-61
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況61-62
• 致謝62-63

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本文編號：1035400