碳纖維增強復(fù)合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,簡稱CFRP)以其優(yōu)良的性能被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。由于復(fù)合材料在低速沖擊下會產(chǎn)生肉眼不可見的損傷,所以需要對其損傷部位進行修補,常見的修補方法以膠接修補為主。膠接修補中貼補修補簡單有效,本文針對雙面膠接貼補修補CFRP層合板結(jié)構(gòu),通過試驗和數(shù)值分析的方法,研究了補片參數(shù)對修補結(jié)構(gòu)抗沖擊性能的影響,并對補片進行了優(yōu)化以使得修補結(jié)構(gòu)具有更優(yōu)的抗沖擊性能。首先,基于連續(xù)損傷力學(xué)和粘結(jié)單元模型并結(jié)合VUMAT用戶材料子程序構(gòu)建了雙面膠接修補CFRP層合板低速沖擊三維有限元模型。然后,搭建了CFRP層合板低速沖擊試驗平臺,討論了試驗力曲線以及沖擊能量曲線的獲得并通過試驗驗證了雙面膠接修補CFRP層合板低速沖擊有限元模型的正確性。其次,分別研究了單一補片參數(shù)(包括補片形狀、補片大小、補片厚度以及補片偏轉(zhuǎn)角)對修補結(jié)構(gòu)抗沖擊性能的影響,通過提取的層合板分層面積的大小以及吸收能量的多少來衡量修補結(jié)構(gòu)抗沖擊性能的優(yōu)劣,研究結(jié)果表明:圓形補片修補結(jié)構(gòu)具有較好的抗沖擊性能;補片半徑為2.5r時,修補結(jié)構(gòu)吸收的能量和分層面...

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖2.1界面層單元的雙線性響應(yīng)及退化模型

19圖2.1界面層單元的雙線性響應(yīng)及退化模型由圖2.1可知Cohesive單元的本構(gòu)模型可以分為線彈性階段和線性軟化兩個階段：（1）當(dāng)<0時，Cohesive單元尚未出現(xiàn)損傷，其應(yīng)力—位移關(guān)系可用以下公式表示：nnnsssttttKttKtK....

圖2.2用戶自定義材料子程序流程圖

圖2.2用戶自定義材料子程序流程圖雙面膠接修補CFRP層合板有限元模型的建立層合板在受到低速沖擊時可能會同時產(chǎn)生基體開裂、基體擠壓、纖維斷擠壓和分層等損傷，在有限元分析中需要對產(chǎn)生損傷的部位進行近似處們往往將損傷部位處理成豎直圓孔，也就是在有限元分析中用豎直圓損傷部位[....

圖2.3雙面膠接修補CFRP層合板有限元模型

雙面膠接修補CFRP層合板有限元模型的建立域采取網(wǎng)格細化處理。另外，整個模型采用共結(jié)點處理，即膠層、層合板各粘結(jié)層與補片和母單層之間的接觸面以共結(jié)點的方式處理，如圖2.4所示。共結(jié)點處理可以保限元模型在計算過程中的位移、應(yīng)力的連續(xù)性，使計算易于收斂。在層合板和補片模型中，....

圖2.4共結(jié)點連接方式

雙面膠接修補CFRP層合板有限元模型的建立21圖2.2用戶自定義材料子程序流程圖2.4雙面膠接修補CFRP層合板有限元模型的建立層合板在受到低速沖擊時可能會同時產(chǎn)生基體開裂、基體擠壓、纖維斷裂、纖維擠壓和分層等損傷，在有限元分析中需要對產(chǎn)生損傷的部位進行近似處理，學(xué)....

本文編號：3983792