復合材料在B787飛機結(jié)構(gòu)重量中所占的比例已達到50%,國產(chǎn)民機C919復合材料占比約25%左右,預計正在預研下一代寬體客機或?qū)⒔咏麭787水平。復合材料力學性能對濕熱環(huán)境尤為敏感,而國內(nèi)外對蜂窩夾芯材料的研究多為不考慮環(huán)境對材料影響,鮮有公開發(fā)表同時考慮濕熱環(huán)境與脫粘損傷這兩種損傷因素對蜂窩夾芯材料的研究。本文通過使用三明治夾芯等效理論將蜂窩芯層等效為均勻連續(xù)的實體單元,將濕熱環(huán)境中的濕應力等效為熱應力,建立濕熱環(huán)境下的蜂窩夾芯材料本構(gòu)方程,以改進Hashin準則與Besant準則作為蜂窩夾芯材料的失效判據(jù),并通過編寫VUMAT子程序?qū)崿F(xiàn)。采用Cohesive單元模擬面板與芯層間的連接方式建立濕熱環(huán)境下蜂窩夾芯板的有限元模型,研究不同濕度與溫度下濕熱應力對蜂窩夾芯材料彎曲性能的影響。又通過切除某些Cohesive區(qū)域模擬面板與芯層脫粘現(xiàn)象建立有限元模型研究脫粘損傷下脫粘位置、脫粘面積、脫粘個數(shù)及脫粘區(qū)域間相對位置對蜂窩夾芯材料彎曲剩余強度的影響。結(jié)果表明:濕熱環(huán)境降低了1.6%的材料極限承載能力且隨著濕熱與溫度的增加其極限承載能力下降;脫粘現(xiàn)象會加速面板與芯層分離,脫粘位置影響材料的... 

【文章來源】：中國民航大學天津市

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)

中國民航大學碩士學位論文16kthhthEEeqffcceqfeqeqffq2,,2（2-16）因本文采用的等效計算方法為三明治夾芯等效計算方法故不對等效板理論做具體介紹。（3）蜂窩板理論蜂窩板理論是指把整個蜂窩板等效成一個等剛度等厚度的均勻各向異性板，因本文不對其做具體研究也不采用此等效方法故本文不對其做詳細介紹。2.2.2蜂窩芯層等效有限元模型的建立對于蜂窩芯的建模有兩種方法，一種是精細建模的方法，另一種就是等效建模的方法，即本文對于蜂窩夾芯材料的蜂窩芯層的建模方法，采用精細建模的方法對蜂窩結(jié)構(gòu)進行有限元計算雖然在試驗件研究領域的損傷方面計算精度較高，但在工程試驗件計算損傷分析和強度預測時的成本巨大并且效率也較低。而芯層等效計算法比較適用于工程實際。由于本文2.1.4已經(jīng)對建立有限元模型的步驟做了具體介紹，本節(jié)就直接以蜂窩芯的精細建模與等效建模下力學響應分析為例做具體的建模做法介紹。本文所使用的Nomex蜂窩芯彈性參數(shù)GPaEc12，3.0c，3/56mkgc，蜂窩芯壁厚t1.0，壁長度mml75.2，蜂窩芯高度mmh7。圖2-2、圖2-3、圖2-4、圖2-5所示分別為精細建模與等效建模時的幾何模型及有限元模型。圖2-2精細建模幾何模型圖2-3等效建模幾何模型

中國民航大學碩士學位論文16kthhthEEeqffcceqfeqeqffq2,,2（2-16）因本文采用的等效計算方法為三明治夾芯等效計算方法故不對等效板理論做具體介紹。（3）蜂窩板理論蜂窩板理論是指把整個蜂窩板等效成一個等剛度等厚度的均勻各向異性板，因本文不對其做具體研究也不采用此等效方法故本文不對其做詳細介紹。2.2.2蜂窩芯層等效有限元模型的建立對于蜂窩芯的建模有兩種方法，一種是精細建模的方法，另一種就是等效建模的方法，即本文對于蜂窩夾芯材料的蜂窩芯層的建模方法，采用精細建模的方法對蜂窩結(jié)構(gòu)進行有限元計算雖然在試驗件研究領域的損傷方面計算精度較高，但在工程試驗件計算損傷分析和強度預測時的成本巨大并且效率也較低。而芯層等效計算法比較適用于工程實際。由于本文2.1.4已經(jīng)對建立有限元模型的步驟做了具體介紹，本節(jié)就直接以蜂窩芯的精細建模與等效建模下力學響應分析為例做具體的建模做法介紹。本文所使用的Nomex蜂窩芯彈性參數(shù)GPaEc12，3.0c，3/56mkgc，蜂窩芯壁厚t1.0，壁長度mml75.2，蜂窩芯高度mmh7。圖2-2、圖2-3、圖2-4、圖2-5所示分別為精細建模與等效建模時的幾何模型及有限元模型。圖2-2精細建模幾何模型圖2-3等效建模幾何模型

【參考文獻】：
期刊論文
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[9]含周期性裂紋正交各向異性板平面問題的應力場分析[J]. 郭俊宏,盧子興.  復合材料學報. 2010(01)
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碩士論文
[1]復合材料蜂窩夾芯板結(jié)構(gòu)損傷及其修理后仿真分析[D]. 華洲.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[2]民機復合材料結(jié)構(gòu)分層損傷修理容限評估[D]. 劉萱.中國民航大學 2016
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本文編號：3209186