復(fù)合材料船體低速?zèng)_擊損傷研究.pdf

1、復(fù)合材料船艇具有航速快、穩(wěn)性好、抗風(fēng)能力強(qiáng)、節(jié)能環(huán)保等諸多優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于漁船、游艇、獵掃雷艇、護(hù)衛(wèi)艦等軍用和民用工業(yè)。然而復(fù)合材料（Fiber Reinforced Plastics，簡稱FRP）結(jié)構(gòu)在厚度方向上強(qiáng)度較弱，特別是層間粘接層的強(qiáng)度更低。因此復(fù)合材料船艇在受到重物跌落、艦船靠岸及艦艇間碰撞等低速碰撞作用時(shí)，易產(chǎn)生肉眼觀察不到的各種內(nèi)部損傷。當(dāng)這種損傷達(dá)到一定程度時(shí)就會(huì)導(dǎo)致船艇出現(xiàn)裂痕，甚至?xí)嗔殉翛]。故低速?zèng)_擊對復(fù)合材料船

2、艇的安全構(gòu)成了極大的威脅。
　　本文結(jié)合斷裂力學(xué)、損傷力學(xué)及FRP失效準(zhǔn)則，建立了FRP層合結(jié)構(gòu)低速?zèng)_擊損傷模型，分析了復(fù)合材料低速?zèng)_擊損傷機(jī)理，探究了損傷規(guī)律。然后針對不同類型的復(fù)合材料船體艙段結(jié)構(gòu)進(jìn)行了低速?zèng)_擊響應(yīng)分析。最終通過優(yōu)化對比分析，確定復(fù)合材料船體抗沖擊設(shè)計(jì)方案，為今后的復(fù)合材料船艇抗沖擊設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)。
　　首先基于斷裂力學(xué)和粘接理論，提出采用一種新的粘接單元模型。該模型使用了復(fù)合材料Chang-Chang破

3、壞準(zhǔn)則和剛度退化準(zhǔn)則，既能模擬層內(nèi)損傷也能模擬層間分層。利用該模型分析了復(fù)合材料低速?zèng)_擊損傷機(jī)理。主要從空間曲度、沖擊能量、鋪層、邊界條件等方面研究了復(fù)合材料平板、殼體、殼體板架的低速?zèng)_擊損傷失效。對比研究了殼體與平板及T型加筋殼與夾層結(jié)構(gòu)對沖擊損傷因素的不同響應(yīng)。
　　其次，提出采用二維殼單元模擬真實(shí)的帽型材，實(shí)體單元模擬夾層結(jié)構(gòu)的方法，研究了復(fù)合材料船艇常用單向帽型加筋板架、雙向帽型加筋板架及夾層結(jié)構(gòu)抗沖擊特性。對比分析了外板