含分層損傷復(fù)合材料結(jié)構(gòu)逐漸損傷分析研究.pdf

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能具有可設(shè)計(jì)性，并且與金屬材料相比具有比強(qiáng)度高和比剛度高的優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于各種航空航天結(jié)構(gòu)上。對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的損傷及其損傷規(guī)律進(jìn)行研究，具有重要的工程實(shí)際應(yīng)用意義。本論文以含分層損傷的復(fù)合材料層合板試件和含分層損傷的真實(shí)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)復(fù)合材料機(jī)匣結(jié)構(gòu)件為研究對(duì)象，研究其損傷規(guī)律及剩余強(qiáng)度。通過(guò)本論文的研究可以為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一定的理論依據(jù)，為復(fù)合材料在航空領(lǐng)域的應(yīng)用提供重要的技術(shù)支持。 本論文

2、首先簡(jiǎn)要介紹了復(fù)合材料層合板損傷模式與破壞強(qiáng)度預(yù)測(cè)研究現(xiàn)狀；綜述了一些研究者針對(duì)含分層損傷復(fù)合材料層合板的損傷模式與剩余強(qiáng)度所開展的試驗(yàn)研究與理論研究；重點(diǎn)介紹了國(guó)內(nèi)外針對(duì)復(fù)合材料層合板分層損傷擴(kuò)展所采用的模擬方法及取得的成果。并且以ANSYS軟件為有限元計(jì)算平臺(tái)開展了以下幾方面的研究： (1) 針對(duì)含分層損傷復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)，發(fā)展了三維有限元逐漸累積損傷模型與分析方法。應(yīng)力分析采用了非線性有限元技術(shù)，考慮了子板屈曲以及子板之

3、間的接觸對(duì)層合結(jié)構(gòu)的損傷規(guī)律和最終破壞載荷的影響。本文的模型和方法能夠模擬含分層損傷層合結(jié)構(gòu)損傷起始、擴(kuò)展直至最終破壞的整個(gè)過(guò)程，并且能夠準(zhǔn)確的模擬層合結(jié)構(gòu)的破壞模式和預(yù)測(cè)層合結(jié)構(gòu)的破壞強(qiáng)度。采用本文的模型和方法對(duì)有關(guān)文獻(xiàn)中所提供的5種含圓形分層損傷的層合板進(jìn)行了三維逐漸損傷分析及剩余強(qiáng)度預(yù)測(cè)，計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。 (2) 研究了位于初始分層邊緣處的分層擴(kuò)展趨勢(shì)，同時(shí)研究了含不同分層損傷層合板分層擴(kuò)展的主要因素，并

4、提出了分層損傷因子的概念。 (3) 研究分層的大小以及分層在層合板中的位置對(duì)層合板的屈曲載荷和剩余強(qiáng)度的影響。并同時(shí)研究各種不同形式的分層損傷對(duì)層合板的破壞模式及損傷擴(kuò)展規(guī)律的影響（包括初始分層隨載荷的擴(kuò)展規(guī)律）。 (4) 對(duì)含分層損傷的某復(fù)合材料機(jī)匣構(gòu)件進(jìn)行逐漸累積損傷分析?？紤]了初始分層損傷處于四種不同位置時(shí)對(duì)某復(fù)合材料機(jī)匣的損傷擴(kuò)展規(guī)律、損傷模式以及最終破壞載荷的影響。通過(guò)逐漸累積損傷分析表明含初始分層直徑小于