含孔織物復(fù)合材料的強(qiáng)度預(yù)測與優(yōu)化方法研究.pdf

1、二維機(jī)織復(fù)合材料在航空航天等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，而其結(jié)構(gòu)不可避免地存在各種各樣的孔，因此研究含孔二維機(jī)織復(fù)合材料的力學(xué)性能及其強(qiáng)度分析技術(shù)具有重要的理論意義和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　 本文的目的是將基于單層板理論的逐漸累積損傷靜強(qiáng)度預(yù)測方法，推廣用于含孔二維機(jī)織復(fù)合材料層合板的靜強(qiáng)度預(yù)測，發(fā)展建立含孔二維機(jī)織復(fù)合材料層合板的靜強(qiáng)度預(yù)測方法；并采用遺傳算法和響應(yīng)面法，研究建立含孔二維機(jī)織復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。本文的主要研

2、究內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　 （1）將基于單層板理論預(yù)測單向纖維增強(qiáng)層合板靜強(qiáng)度方法的基本思想推廣用于含孔二維機(jī)織復(fù)合材料層合板的靜強(qiáng)度預(yù)測，建立了基于單層板理論的含孔二維機(jī)織復(fù)合材料層合板的逐漸累積損傷靜強(qiáng)度預(yù)測方法?；谠擃A(yù)測方法，對兩種孔徑二維機(jī)織復(fù)合材料層合板的靜強(qiáng)度進(jìn)行了預(yù)測，并對其損傷擴(kuò)展規(guī)律進(jìn)行了分析。經(jīng)與試驗(yàn)結(jié)果對比表明本文所建立的靜強(qiáng)度預(yù)測方法效果良好。
　　 （2）基于單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板的失

3、效準(zhǔn)則和材料性能突然退化方式，考慮到二維機(jī)織復(fù)合材料單層板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，發(fā)展了二維機(jī)織復(fù)合材料層合板的失效準(zhǔn)則和材料性能退化方式，并將其引入所建立的逐漸累積損傷靜強(qiáng)度預(yù)測方法中。
　　 （3）分別對鋪層方式為[(0,90)]8和[(±45)]8的二維機(jī)織單層板試樣拉伸、壓縮、面內(nèi)剪切、層間剪切等靜載力學(xué)性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究；分別對孔徑為5mm和7mm，鋪層方式為[(±45)/(0,90)/(±45)/(0,90)/(±45)]S的含

4、孔二維機(jī)織復(fù)合材料層合板進(jìn)行了拉伸力學(xué)性能的研究。
　　 （4）利用ANSYS軟件的APDL語言，開發(fā)了含孔二維機(jī)織復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的三維逐漸損傷分析靜強(qiáng)度預(yù)測程序。
　　 （5）利用響應(yīng)面法對織物復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)進(jìn)行可靠性分析，并結(jié)合精英保留遺傳算法，對二維機(jī)織復(fù)合材料層合板進(jìn)行了多目標(biāo)可靠性優(yōu)化分析，并編制了可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)程序。通過兩種不同的模型的二維機(jī)織復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)優(yōu)化算例，表明本文所提出的二維機(jī)織復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)