玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板低速沖擊損傷特性研究.pdf

1、國內(nèi)圖書分類號：TB332學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：531密級：公開工學(xué)博士學(xué)位論文工學(xué)博士學(xué)位論文玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板低速沖擊損傷特性研究博士研究生：田爽導(dǎo)師：周振功教授申請學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科：工程力學(xué)所在單位：復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)研究所答辯日期：2016年9月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)摘要I摘要纖維金屬層合板（FiberMetalLaminate，簡稱為FML）是一種經(jīng)過金屬薄板以及纖維增強(qiáng)復(fù)合材料交替鋪設(shè)后，加壓固化而成

2、的混雜復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)。由于其結(jié)合了金屬和纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的優(yōu)越性能，因此具有高疲勞容限，抗沖擊性能好，低密度，抗腐蝕好等優(yōu)點(diǎn)。目前這種層合結(jié)構(gòu)已經(jīng)被廣泛用于空客系列和波音系列的飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，并且在航空、航天、船舶以及交通中都有廣闊的應(yīng)用前景。結(jié)構(gòu)在運(yùn)行和維修中會受到冰雹、飛鳥、跑道碎片以及維修工具的敲擊，會對結(jié)構(gòu)造成損傷，而這些損傷又對結(jié)構(gòu)本身的安全使用造成嚴(yán)重的影響。因此，為了滿足此類結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)中穩(wěn)定性及其安全性的要求，抗沖擊性能已經(jīng)

3、成為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。由于復(fù)合材料的沖擊損傷形式和失效過程的復(fù)雜性，目前對于FML在沖擊過程中的損傷演化過程分析還有待于進(jìn)一步深入研究。鑒于以上原因，本文采用理論分析、數(shù)值模擬和試驗(yàn)測量相結(jié)合的手段，對玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板(Glassfiberreinfcedaluminumalloylaminate，簡稱為GLARE板)的沖擊損傷以及抗沖擊特性進(jìn)行了研究，主要包括下文內(nèi)容。以玻璃纖維增強(qiáng)鋁合金層合板（GLARE）作為研究對象

4、，建立了低速沖擊的有限元模型，模型開發(fā)了用戶子程序，在模擬分析過程中采用了復(fù)合材料的剛度漸進(jìn)退化方法，建立了能夠考慮玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料受到?jīng)_擊時(shí)出現(xiàn)的纖維拉斷、纖維壓斷、基體拉裂、基體壓裂以及分層等沖擊損傷形式的漸進(jìn)損傷有限元分析模型。對GLARE板的抗沖擊性能進(jìn)行了低速沖擊的試驗(yàn)測試。并把獲得的試驗(yàn)結(jié)果與三維漸進(jìn)損傷有限元模型對應(yīng)的結(jié)果進(jìn)行了對比分析，確立了所建立的有限元分析模型的可行性，獲得了GLARE板的內(nèi)部損傷的演化過程。同時(shí)