二維機(jī)織復(fù)合材料層合板疲勞壽命預(yù)測方法.pdf

1、從20世紀(jì)60年代以來，先進(jìn)復(fù)合材料特別是先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料以其獨(dú)有的特性在全球獲得迅速的發(fā)展，已成為現(xiàn)代航空航天重要的材料之一，二維機(jī)織復(fù)合材料在航空航天等領(lǐng)域亦有著廣泛應(yīng)用。本文的目的是將基于單層板理論的逐漸累積損傷疲勞壽命預(yù)測方法，推廣用于二維機(jī)織復(fù)合材料層合板的疲勞壽命預(yù)測，發(fā)展建立了二維機(jī)織復(fù)合材料層合板的疲勞壽命預(yù)測方法。 本文圍繞二維機(jī)織緞紋復(fù)合材料層合板的設(shè)計(jì)制備、疲勞性能試驗(yàn)以及疲勞壽命預(yù)測開展研究，主要開展了

2、四個(gè)方面的工作： （1）將基于單層板理論的、單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板疲勞壽命預(yù)測方法的基本思想推廣用于二維機(jī)織復(fù)合材料層合板的疲勞壽命預(yù)測，建立了基于單層板理論的二維機(jī)織復(fù)合材料層合板的逐漸累積損傷疲勞壽命預(yù)測方法。針對疲勞加載過程，推導(dǎo)了結(jié)構(gòu)在疲勞載荷作用下的逐漸損傷應(yīng)力分析三維有限元列式，建立了相應(yīng)的三維有限元分析模型。文中將所建立的疲勞壽命預(yù)測方法用于預(yù)測鋪層方式為[(0,90)/(±45)/(0,90)/(±45)/(

3、0,90)]S和[(0,90)/(±45)/(±45)/(0,90)]S二維機(jī)織緞紋復(fù)合材料層合板的疲勞壽命與損傷擴(kuò)展，與試驗(yàn)結(jié)果對比表明，本文所建立的疲勞壽命預(yù)測方法效果良好。 （2）基于單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板的疲勞失效判定準(zhǔn)則和材料性能突然退化方式，考慮到雙向單層板在兩個(gè)方向均有纖維增強(qiáng)的特點(diǎn)，發(fā)展了二維機(jī)織復(fù)合材料層合板的拉-拉疲勞失效判定準(zhǔn)則和材料性能突然退化方式，并將其引入所建立的逐漸累積損傷疲勞壽命預(yù)測方法。

4、 （3）分別對鋪層方式為[(0,90)]10和[(±45)]10的二維機(jī)織緞紋單層板試樣拉伸靜載力學(xué)性能及拉-拉疲勞性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究。通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的最小二乘擬合，獲得了其各主方向的拉-拉疲勞等壽命預(yù)測模型以及相應(yīng)的剩余剛度退化模型和剩余強(qiáng)度退化模型表達(dá)式。 （4）在ANSYS有限元分析軟件平臺(tái)上，利用其自帶的APDL參數(shù)化設(shè)計(jì)語言，開發(fā)了二維機(jī)織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的三維逐漸損傷有限元分析疲勞壽命預(yù)測軟件，并實(shí)現(xiàn)了有限元分析模型