發(fā)布時(shí)間：2020-06-09 10:02

【摘要】：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于兵器領(lǐng)域,最典型的是火炮身管結(jié)構(gòu)。火炮發(fā)射時(shí),身管在高壓載荷作用下容易因自身缺陷而發(fā)生損傷破壞,進(jìn)而造成難以估量的損失。文章以身管的簡化結(jié)構(gòu)——金屬內(nèi)襯外纏繞纖維增強(qiáng)復(fù)合材料厚壁圓筒為研究對象,基于國內(nèi)外對纖維增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷研究成果,采用高效的數(shù)值計(jì)算方法,對其結(jié)構(gòu)損傷問題進(jìn)行基礎(chǔ)性研究,為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在火炮身管中的應(yīng)用提供理論參考。為了討論不同因素對纖維增強(qiáng)復(fù)合材料厚壁圓筒結(jié)構(gòu)損傷和開裂的影響,文章采用有限單元法和擴(kuò)展有限元法,進(jìn)行數(shù)值模擬研究。主要的研究內(nèi)容與結(jié)論：(1)通過編寫有限元軟件用戶子程序,分別研究纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的鋪層順序和邊界條件對纖維增強(qiáng)復(fù)合材料厚壁圓筒結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷的初始載荷、損傷類型以及損傷擴(kuò)展的影響。數(shù)值仿真結(jié)果表明：高壓載荷下,厚壁圓筒結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料層依次發(fā)生了基體損傷、纖維損傷以及面內(nèi)剪切損傷；不同纖維分布角度的鋪層方式影響厚壁圓筒結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷的初始載荷和最終損傷形式。(2)應(yīng)用擴(kuò)展有限單元法對纖維增強(qiáng)復(fù)合材料厚壁圓筒結(jié)構(gòu)的裂紋擴(kuò)展進(jìn)行分析。計(jì)算含單邊裂紋的平板、含徑向裂紋的金屬材料厚壁圓筒結(jié)構(gòu)的應(yīng)力強(qiáng)度因子,驗(yàn)證擴(kuò)展有限元程序的合理性。討論了不同因素對纖維增強(qiáng)復(fù)合材料厚壁圓筒結(jié)構(gòu)的裂紋擴(kuò)展趨勢的影響。數(shù)值計(jì)算結(jié)果顯示：裂紋越長、壁厚越小、載荷越大,纖維增強(qiáng)復(fù)合材料厚壁圓筒結(jié)構(gòu)越容易開裂；纖維增強(qiáng)復(fù)合材料厚壁圓筒結(jié)構(gòu)相比金屬材料和只有復(fù)合材料的厚壁圓筒更抗裂；在壓力載荷作用下,裂紋的初始角度影響裂紋的擴(kuò)展路徑。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TJ304

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本文編號：2704528