本文關(guān)鍵詞：含缺口纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板的漸進(jìn)性失效分析

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【摘要】：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料由于具有高比強(qiáng)度和高比剛度等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于航空航天、武器、艦艇等領(lǐng)域。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)應(yīng)用時,經(jīng)常需要打孔或開口。對于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者來說,理解這種含缺口的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能至關(guān)重要,因?yàn)槌惺茌d荷時,缺口會帶來應(yīng)力集中,應(yīng)力集中處的材料損傷會降低復(fù)合材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和使用壽命。此外復(fù)合材料本身具有不均勻性和各向異性,這使得該類問題的分析更加復(fù)雜。因此,研究含缺口纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板的失效具有重大意義。當(dāng)前,在許多數(shù)值模型中都將纖維增強(qiáng)復(fù)合材料簡化為均勻各向異性體,沒有對缺口尖端的應(yīng)力集中做特殊處理,這種模型并不能準(zhǔn)確模擬復(fù)合材料的應(yīng)力狀態(tài)。因此本文對缺口尖端處的應(yīng)力集中做了詳細(xì)分析。分析指出,受拉時由于缺口尖端沿纖維方向劈裂的產(chǎn)生,缺口處的高度應(yīng)力集中會被極大地緩解。為了更好地理解含缺口纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板的失效,本文基于有限元軟件ABAQUS建立了漸進(jìn)性失效模型。模型中為模擬缺口尖端真實(shí)的應(yīng)力狀態(tài),在層內(nèi)引入了沿纖維方向的基于面的內(nèi)聚力接觸模擬劈裂。為模擬界面分層,在層間也引入了基于面的內(nèi)聚力接觸。研究了不同鋪層和縮放面內(nèi)尺寸情況下,含缺口纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板的拉伸失效。最后,將有限元分析得到的失效模式和失效強(qiáng)度與文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比,從而驗(yàn)證該模型能準(zhǔn)確預(yù)測復(fù)合材料層合板的失效。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB33

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本文編號：1300497