復合材料在航空航天領域中的應用越來越廣泛,由于某些結(jié)構設計上的需要,比如設備安裝、管道通過等,對結(jié)構進行開口處理一直難以避免。與傳統(tǒng)的金屬材料不同,開口會使復合材料鋪層中的纖維被切斷,形成開口邊緣的高應力區(qū)。同時復合材料的各向異性又會使得承載時開口區(qū)域產(chǎn)生邊緣效應,這將大大削弱結(jié)構的穩(wěn)定性與靜強度,導致開口邊緣局部提前破壞,直接影響其使用的安全性,所以對結(jié)構開口補強技術的研究則顯得尤為重要。本文以航空結(jié)構復合材料構件中的受壓層合板為研究對象,主要研究內(nèi)容如下:首先對于國內(nèi)外關于復合材料層合板結(jié)構開口補強方式進行了調(diào)研分析,將結(jié)構的穩(wěn)定性和靜強度作為根據(jù),針對圓形開口對碳纖維復合材料層合板力學性能的削弱提出了金屬板補強和Z-pin補強兩種補強方案。然后對于金屬板補強和Z-pin補強方案中所涉及到的試驗件,開展了開口層合板的準靜態(tài)壓縮試驗,得到結(jié)構的屈曲載荷、破壞載荷以及應變和載荷的變化曲線,同時通過三維DIC數(shù)字散斑技術得到試驗件的全場應變變化,并從結(jié)構的應力應變分布以及穩(wěn)定性承載能力等方面分別評價了兩種補強方案的補強效果和補強效率。最后通過Solidworks建立了金屬板補強方案中的實...

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景
        1.1.1 復合材料概述
        1.1.2 復合材料開口研究的工程背景
    1.2 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 金屬板補強試驗驗證與評價
    2.1 試驗設備與試驗方法
        2.1.1 試驗方法及試驗夾具
        2.1.2 試驗設備及試驗前期準備工作
    2.2 方形金屬板補強試驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析
    2.3 圓形金屬板補強試驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析
    2.4 無補強試驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析
    2.5 補強效果評價
        2.5.1 試驗件補強效果評估
        2.5.2 試驗件補強效率評估
    2.6 本章小結(jié)
第3章 Z-pin補強試驗驗證與評價
    3.1 試驗設備與試驗方法
        3.1.1 試驗方法及試驗夾具
        3.1.2 試驗設備及試驗前期準備工作
    3.2 單開口無Z-pin補強試驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析
    3.3 單開口有Z-pin補強試驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析
    3.4 雙開口無Z-pin補強試驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析
    3.5 雙開口有Z-pin補強試驗數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析
    3.6 補強效果評價
    3.7 本章小結(jié)
第4章 金屬板補強方案有限元模擬
    4.1 引言
    4.2 復合材料層合板的應力分析
        4.2.1 損傷觸發(fā)和演化準則
        4.2.2 損傷演化模型
        4.2.3 UMAT材料子程序
    4.3 有限元模擬
        4.3.1 模型的建立與計算
        4.3.2 方形金屬板補強模型的計算結(jié)果及結(jié)果分析
        4.3.3 圓形金屬板補強模型的計算結(jié)果及結(jié)果分析
        4.3.4 未補強模型的計算結(jié)果及結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝



本文編號：3807135