熱力耦合下復(fù)合材料層合板漸進(jìn)性損傷分析.pdf

1、碩士學(xué)位論文熱力耦合下復(fù)合材料層合板漸進(jìn)性損傷分析Prog：“damageanalysisoflaminatedpositeunderrrogressivedamageanalysisoflaminatedcompositennderthermalmechanicalcouplingload學(xué)號：星!QQ曼Q壘2大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要復(fù)合材料層合板相對于傳統(tǒng)材料有

2、較高的比強(qiáng)度和比剛度，在航空航天領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。飛行器處于服役狀態(tài)時，復(fù)合材料構(gòu)件易受熱力耦合外載的影響。復(fù)合材料體系中基體和纖維屬于不同的材料組份，存在熱不匹配問題，當(dāng)經(jīng)歷50℃到50“C的溫度變化時，在復(fù)合材料連接處，會引起材料內(nèi)部損傷，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，甚至導(dǎo)致危險事故的發(fā)生。在結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，如何分析復(fù)合材料損傷失效和強(qiáng)度預(yù)測是設(shè)計人員關(guān)心的問題。為充分發(fā)揮復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度優(yōu)勢，對熱力耦合作用下復(fù)合材料層合板損傷規(guī)律的研究有十分

3、重要的意義。針對上述問題，本文基于復(fù)合材料經(jīng)典層合板理論，借助大型商用有限元軟件Abaqus的的用戶自定義子程序(Umat)，對受溫度和位移載荷作用下的含孔復(fù)合材料層合板，建立了三維漸進(jìn)性累積損傷分析模型，研究了變化的溫度載荷對帶孔復(fù)合材料層合板強(qiáng)度的影響規(guī)律。具體內(nèi)容包括：1針對復(fù)合材料層合板受較大溫度載荷和力載荷的影響，本文推導(dǎo)了熱力耦合作用下復(fù)合材料內(nèi)部殘余應(yīng)力計算方法。該計算方法考慮了纖維和基體間存在的熱不匹配問題。結(jié)合經(jīng)典層合

4、板理論，給出了每層殘余應(yīng)力變化規(guī)律。2為了準(zhǔn)確的預(yù)測復(fù)合材料內(nèi)部單元何時發(fā)生失效，本文研究了熱力耦合作用下，復(fù)合材料失效準(zhǔn)則。基于損傷面發(fā)生在最大剪切面的假定，通過采用統(tǒng)一的表達(dá)形式，改進(jìn)了Camanho準(zhǔn)則。3采用Shahid的基于基體裂紋密度方法計算了復(fù)合材料在初始損傷下剛度衰減情況?？紤]到復(fù)合材料內(nèi)部存在多種損傷模式，本文在應(yīng)變余能理論的框架下，采用二階損傷張量定義了含損傷材料剛度退化方式?；趽p傷力學(xué)理論，建立了含損傷復(fù)合材料本