機織層合碳纖維復合材料（CFRP）近年來廣泛應用于航空、汽車、能源、醫(yī)學等領域,特別是在汽車行業(yè)中發(fā)展迅速。相較于傳統(tǒng)金屬材料,機織層合碳纖維復合材料的優(yōu)勢主要在于:（1）密度小,比強度、比模量高;（2）集成度高,減少零部件數(shù)量,適用于車身曲面造型;（3）具有良好的抗沖擊性;（4）阻尼高,抗振性能好;（5）抗疲勞性能好。機織層合碳纖維復合材料較單向帶,不僅提高了碳纖維復合材料的層內(nèi)特性,而且改善了材料的抗沖擊性能。然而,機織層合碳纖維復合材料具有更復雜的損傷特性。在不同的低速載荷作用下,機織層合碳纖維復合材料會產(chǎn)生多種微觀損傷,損傷的差異性和不可逆性會嚴重降低機織層合碳纖維復合材料在使用過程中的力學性能。因此,研究機織層合碳纖維復合材料的結構、性能和損傷的相關性,是機織層合碳纖維復合材料重要研究方向。本文通過機織層合碳纖維復合材料損傷的仿真模擬和相關試驗,研究在多種低速載荷下機織層合碳纖維復合材料的力學性能、損傷機理和失效形式之間的關聯(lián)規(guī)律。從宏觀角度研究機織層合碳纖維復合材料微觀損傷行為,為機織層合碳纖維復合材料損傷及其有限元仿真研究提供理論基礎與技術支持。第一,本文研究了機織層合碳... 

【文章來源】：吉林大學吉林省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：159 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 機織層合碳纖維復合材料概述
        1.1.2 機織層合碳纖維復合材料應用現(xiàn)狀
        1.1.3 機織層合碳纖維復合材料發(fā)展前景
    1.2 機織層合碳纖維復合材料力學性能及損傷研究
        1.2.1 機織層合碳纖維復合材料彎曲性能與損傷研究
        1.2.2 機織層合碳纖維復合材料低速沖擊性能與損傷研究
    1.3 機織層合碳纖維復合材料有限元仿真研究
        1.3.1 機織層合碳纖維復合材料連續(xù)介質(zhì)損傷力學模型研究現(xiàn)狀
        1.3.2 機織層合碳纖維復合材料損傷模擬技術現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第2章 機織層合碳纖維復合材料損傷及其仿真理論基礎
    2.1 引言
    2.2 復合材料彈性力學基本理論
        2.2.1 彈性體彈性力學基本方程
        2.2.2 各向異性彈性體的應力-應變方程
        2.2.3 層合纖維復合材料的應力-應變方程
    2.3 連續(xù)介質(zhì)損傷力學基本理論
        2.3.1 連續(xù)介質(zhì)損傷力學基本方程
        2.3.2 層合纖維復合材料連續(xù)介質(zhì)損傷力學基本理論
    2.4 機織層合碳纖維復合材料損傷理論
        2.4.1 機織層合碳纖維復合材料損傷斷裂基礎
        2.4.2 機織層合碳纖維復合材料裂紋擴展理論基礎
        2.4.3 機織層合碳纖維復合材料層間損傷模型
    2.5 層合纖維復合材料有限元仿真技術基礎
        2.5.1 層合纖維復合材料單元及其算法
        2.5.2 層合纖維復合材料動力學仿真接觸理論
        2.5.3 層合纖維復合材料失效準則
    2.6 本章小結
第3章 基于連續(xù)介質(zhì)損傷力學建立層合纖維復合材料損傷模型
    3.1 引言
    3.2 機織層合碳纖維復合材料低速拉伸試驗
        3.2.1 材料制備和低速拉伸試驗條件
        3.2.2 低速拉伸試驗結果與分析
    3.3 建立層合纖維復合材料損傷模型
        3.3.1 建立損傷因子函數(shù)
        3.3.2 建立彈性常數(shù)損傷方程
        3.3.3 損傷本構方程的建立
        3.3.4 應力-應變方程
    3.4 有限元仿真模型的建立
        3.4.1 建立材料模型
        3.4.2 邊界條件
    3.5 有限元仿真結果分析
        3.5.1 帶有損傷的有限元仿真結果分析
        3.5.2 應力-應變曲線的比較分析
        3.5.3 剩余剛度系數(shù)與損傷因子
    3.6 本章小結
第4章 機織層合碳纖維復合材料三點彎曲損傷及其仿真研究
    4.1 引言
    4.2 機織層合碳纖維復合材料三點彎曲試驗
        4.2.1 材料制備和三點彎曲試驗條件
        4.2.2 掃描電子顯微鏡(SEM)試驗
    4.3 試驗結果與分析
        4.3.1 三點彎曲試驗結果與分析
        4.3.2 機織層合碳纖維復合材料損傷分析
        4.3.3 機織層合碳纖維復合材料斷裂面損傷分析
    4.4 三點彎曲有限元仿真模型的建立
        4.4.1 仿真模型的選擇
        4.4.2 邊界條件
        4.4.3 失效準則
    4.5 三點彎曲有限元仿真模型結果與分析
        4.5.1 單元劃分對有限元仿真的影響
        4.5.2 Tiebreak層數(shù)對有限元仿真的影響
        4.5.3 有限元仿真裂紋擴展分析
    4.6 本章小結
第5章 機織層合碳纖維復合材料低速沖擊損傷及其仿真研究
    5.1 引言
    5.2 機織層合碳纖維復合材料沖擊試驗
        5.2.1 機織層合碳纖維復合材料落錘沖擊試驗
        5.2.2 機織層合碳纖維復合材料落無損探傷試驗
    5.3 試驗結果與分析
        5.3.1 低速沖擊沖擊力-時間結果分析
        5.3.2 低速沖擊能量-時間結果分析
        5.3.3 低速沖擊位移-時間結果分析
        5.3.4 低速沖擊機織層合碳纖維復合材料損傷分析
    5.4 低速沖擊有限元仿真模型的建立
        5.4.1 材料模型建立
        5.4.2 邊界條件
    5.5 低速沖擊有限元仿真模型結果與分析
        5.5.1 沖擊力-時間曲線比較
        5.5.2 損傷形式比較
    5.6 本章小結
第6章 機織層合碳纖維復合材料汽車B柱損傷仿真分析
    6.1 引言
    6.2 機織層合碳纖維復合材料殼單元有限元仿真驗證
        6.2.1 邊界條件
        6.2.2 失效模型
        6.2.3 有限元仿真結果分析
    6.3 機織層合碳纖維復合材料汽車B柱彎曲有限元仿真
        6.3.1 邊界條件
        6.3.2 有限元仿真結果分析
    6.4 機織層合碳纖維復合材料汽車B柱低速沖擊有限元仿真
        6.4.1 邊界條件
        6.4.2 有限元仿真結果分析
    6.5 變參數(shù)機織層合碳纖維復合材料汽車B柱低速沖擊損傷仿真分析
        6.5.1 不同鋪設角度機織碳纖維復合材料汽車B柱損傷仿真分析
        6.5.2 變強度機織碳纖維復合材料B柱損傷仿真分析
    6.6 整車側面碰撞有限元仿真分析
        6.6.1 整車側面碰撞有限元仿真模型的建立
        6.6.2 整車側面碰撞有限元仿真有效性驗證
        6.6.3 整車側面碰撞有限元仿真結果分析
    6.7 本章小結
第7章 結論與展望
    7.1 全文結論
    7.2 創(chuàng)新成果
    7.3 研究展望
參考文獻
作者簡介及在學期間所取得的科研成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[3]碳纖維復合材料在汽車工業(yè)中的應用[J]. 趙艷榮,胡平,梁繼才,張文杰.  合成樹脂及塑料. 2015(05)
[4]織物結構對復合材料力學性能影響的試驗研究[J]. 李麗英,孟松鶴,許承海,張濤,王國勇,劉建軍.  材料科學與工藝. 2015(01)
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[7]沖擊方向對層合板低速沖擊響應的模擬研究[J]. 陳縣輝,張彥飛,杜瑞奎,趙貴哲,劉亞青.  工程塑料應用. 2014(05)
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[10]纖維曲線鋪放的變剛度復合材料層合板的失效分析[J]. 杜宇,楊濤,李志猛,戴維蓉.  宇航材料工藝. 2013(05)

博士論文
[1]纖維/樹脂復合材料多尺度結構對力學性能的影響[D]. 屈鵬.山東大學 2012



本文編號：3638463