復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)橫向載荷極限強度研究及影響因素分析.pdf

1、復(fù)合材料的研究、應(yīng)用及生產(chǎn)規(guī)模已經(jīng)成為衡量一國先進生產(chǎn)力的突出性指標(biāo)之一。復(fù)合材料在比強度、比剛度、耐腐蝕性等眾多性能上有獨一無二的優(yōu)勢，在各行各業(yè)中都占有一席之地。
　　復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)在橫向面外力作用下的極限承載能力預(yù)估，對于船舶、潛器等結(jié)構(gòu)物的外板受彎曲載荷如均布力時的力學(xué)行為研究有重要意義。本文旨在研究復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的橫向載荷極限強度并討論其影響因素。全文分為六章：第一章闡述了課題背景；第二章奠定了課題理論基礎(chǔ)；第三章至

2、第四章分別從試驗、數(shù)值模擬兩方面研究了復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)的橫向載荷極限強度；第五章對影響該極限強度的五種因素分別進行了討論并優(yōu)化；第六章對全文進行了總結(jié)并做出展望。
　　本文首先求解出復(fù)合材料夾芯板面板與芯材分別需要的獨立彈性常數(shù)數(shù)量，列舉了復(fù)合材料板力學(xué)問題的理論分析方法并逐一進行評價，并提出本文對于夾芯結(jié)構(gòu)受彎曲極限載荷時力學(xué)行為的考慮。接著提出本文的漸進失效模型：以原創(chuàng)MSH方法判斷局部失效；提出針對纖維布的四組對應(yīng)退化系數(shù)；

3、以無法繼續(xù)加載作為試驗時判斷極限載荷的標(biāo)準(zhǔn)；以ABAQUS中Riks方法求得的載荷位移曲線頂點作為數(shù)值模擬時的對應(yīng)判斷標(biāo)準(zhǔn)。
　　然后對作者參與的一項復(fù)合材料夾芯板JX-1橫向外載極限強度試驗與一項夾芯板鋼架結(jié)構(gòu) SJ-1橫向外載極限強度試驗進行了介紹，得到了關(guān)鍵處如板中心點的撓度隨加載載荷變化的趨勢。之后詳細(xì)分析和解釋了基于ABAQUS的復(fù)合材料夾芯板橫向載荷極限強度的各求解要點。通過JX-1夾芯板、SJ-1夾芯板鋼架結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點

4、處載荷位移曲線數(shù)值解與試驗解的對比，驗證了模型的正確性。并通過研究漸進損傷過程證明了芯材與界面粘結(jié)在破壞步損傷情況良好且不是破壞產(chǎn)生的誘因，而短邊纖維斷裂、纖基剪切與加載處的壓縮分層才是導(dǎo)致試驗中各裂紋產(chǎn)生的主要原因。
　　最后，本文采用單一變量法對影響夾芯板橫向載荷下極限強度的因素如荷載分布、邊長比、鋪層角、厚度以及芯材比例進行了分析。其中，在對芯材比例的討論中引入了重量作為參考因素并進行優(yōu)化，得到最優(yōu)芯材比例為65.1％?；?/p>