纖維增強復(fù)合材料具有可設(shè)計的力學(xué)性能,且與傳統(tǒng)金屬材料相比具有比強度和比剛度高等優(yōu)點,其在艦船結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用越來越廣泛。在復(fù)合材料艦船結(jié)構(gòu)建造和使用維護過程中復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)常發(fā)生脫層損傷,使結(jié)構(gòu)承載能力大幅度下降。近年來復(fù)合材料艦船結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了大型化、超大型化的發(fā)展趨勢,使復(fù)合材料艦船整體結(jié)構(gòu)性能與局部脫層損傷的研究日益迫切。本文根據(jù)復(fù)合材料在艦船結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用特點,對復(fù)合材料艦船結(jié)構(gòu)性能與局部脫層損傷數(shù)值分析方法進行了研究�；趯雍习宓刃偠饶Ｐ�,將復(fù)合材料艦船結(jié)構(gòu)中的層合板簡化為正交各向異性單層板,采用一階剪切板單元建立全船有限元模型,并以調(diào)整局部剛度和網(wǎng)格細化的方式來反映局部搭接區(qū)域的力學(xué)特征。以一艘交通艇為算例,進行全船模態(tài)、剛度和局部應(yīng)力的有限元分析,并與實驗結(jié)果對比分析,證明所提出的模型建立方法可以準(zhǔn)確模擬復(fù)合材料艦船結(jié)構(gòu)的振動、靜態(tài)剛度和強度特性,同時具有建模工作量小的優(yōu)點。針對復(fù)合材料層合板的脫層損傷問題,本文基于一階剪切變形理論和斷裂力學(xué)理論,建立了預(yù)測脫層擴展的二維有限元模型。采用虛擬裂紋閉合法求解脫層尖端的能量釋放率,并以總能量釋放率準(zhǔn)則作為判據(jù),模擬脫層損傷的擴展。... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究狀況與進展
        1.2.1 復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)分析
        1.2.2 復(fù)合材料層合板脫層分析
    1.3 本論文的研究內(nèi)容和章節(jié)安排
第二章 基本理論與分析方法
    2.1 引言
    2.2 復(fù)合材料層合板理論
        2.2.1 單層板的本構(gòu)關(guān)系
        2.2.2 層合板理論
    2.3 斷裂力學(xué)基本理論
        2.3.1 裂紋模式
        2.3.2 脫層類型
        2.3.3 應(yīng)力強度因子理論
        2.3.4 能量釋放率理論
    2.4 屈曲理論
        2.4.1 屈曲基本概念
        2.4.2 非線性屈曲
第三章 復(fù)合材料艦船結(jié)構(gòu)力學(xué)分析方法
    3.1 引言
    3.2 船用復(fù)合材料板材的結(jié)構(gòu)
    3.3 船用復(fù)合材料梁材的結(jié)構(gòu)
    3.4 復(fù)合材料艦船構(gòu)件連接方式
    3.5 復(fù)合材料艦船結(jié)構(gòu)有限元分析
        3.5.1 有限元模型類型選擇
        3.5.2 三維幾何模型
        3.5.3 單元類型和數(shù)目的研究
        3.5.4 材料屬性定義研究
    3.6 本章小結(jié)
第四章 復(fù)合材料艦船結(jié)構(gòu)總體性能分析
    4.1 引言
    4.2 實驗描述
        4.2.1 材料特性
        4.2.2 試驗內(nèi)容
        4.2.3 試驗方案
    4.3 有限元模型
    4.4 邊界條件與載荷
    4.5 計算結(jié)果與實驗結(jié)果比較分析
        4.5.1 振動模態(tài)特性對比分析
        4.5.2 靜態(tài)剛度特性對比分析
        4.5.3 靜態(tài)強度特性對比分析
    4.6 有限元模型調(diào)整分析
    4.7 本章小結(jié)
第五章 復(fù)合材料層合板脫層擴展分析方法
    5.1 引言
    5.2 虛擬裂紋閉合法
    5.3 斷裂準(zhǔn)則
    5.4 層合板脫層有限元分析
        5.4.1 有限元模型類型選擇
        5.4.2 幾何模型
        5.4.3 單元選擇
        5.4.4 接觸定義
        5.4.5 斷裂準(zhǔn)則
        5.4.6 求解方法
    5.5 本章小結(jié)
第六章 含脫層復(fù)合材料層合板后屈曲分析
    6.1 引言
    6.2 實驗描述
    6.3 有限元模型
    6.4 約束與載荷
    6.5 后屈曲分析
    6.6 結(jié)果分析
    6.7 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 主要研究工作總結(jié)和結(jié)論
    7.2 進一步工作展望
參考文獻
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]復(fù)合材料艦船全船有限元分析的建模方法研究[J]. 何凱,唐文勇,羅凱,賀遠松.  中國艦船研究. 2011(05)
[2]樹脂基復(fù)合材料粘接工藝設(shè)計[J]. 韋生文.  化學(xué)與黏合. 2005(06)
[3]幾何非線性的有限位移應(yīng)力應(yīng)變增量分析[J]. 陳常松,陳政清,顏東煌.  長沙交通學(xué)院學(xué)報. 2004(03)
[4]復(fù)合材料層合殼有限元分析的預(yù)測-修正法[J]. 何錄武,馮春.  力學(xué)季刊. 2004(03)
[5]基于一階剪切變形理論的新型復(fù)合材料層合板單元[J]. 岑松,龍馭球,姚振漢.  工程力學(xué). 2002(01)
[6]含分層損傷復(fù)合材料層合板的壓縮強度研究[J]. 郭兆璞,陳浩然.  固體力學(xué)學(xué)報. 2000(02)
[7]船用玻璃鋼骨架梁材強度試驗研究[J]. 朱靜,陸鑫森,曹明法,楊成業(yè).  船舶工程. 1996(01)

博士論文
[1]基于非局部理論的復(fù)合材料層板脫層的理論與數(shù)值研究[D]. 付麗.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009



本文編號：3614433