復(fù)合材料夾芯結(jié)構(gòu)橫向載荷極限強(qiáng)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(guó)先進(jìn)生產(chǎn)力的突出性指標(biāo)之一。復(fù)合材料在比強(qiáng)度、比剛度、耐腐蝕性等眾多性能上有獨(dú)一無(wú)二的優(yōu)勢(shì)，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(duì)于船舶、潛器等結(jié)構(gòu)物的外板受彎曲載荷如均布力時(shí)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(qiáng)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(yàn)、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(qiáng)度；第五章對(duì)影響該極限強(qiáng)度的五種因素分別進(jìn)行了討論并優(yōu)化；第六章對(duì)全文進(jìn)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(dú)立彈性常數(shù)數(shù)量，列舉了復(fù)合材料板力學(xué)問(wèn)題的理論分析方法并逐一進(jìn)行評(píng)價(jià)，并提出本文對(duì)于夾芯結(jié)構(gòu)受彎曲極限載荷時(shí)力學(xué)行為的考慮。接著提出本文的漸進(jìn)失效模型：以原創(chuàng)MSH方法判斷局部失效；提出針對(duì)纖維布的四組對(duì)應(yīng)退化系數(shù)；

3、以無(wú)法繼續(xù)加載作為試驗(yàn)時(shí)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(diǎn)作為數(shù)值模擬時(shí)的對(duì)應(yīng)判斷標(biāo)準(zhǔn)。
　　然后對(duì)作者參與的一項(xiàng)復(fù)合材料夾芯板JX-1橫向外載極限強(qiáng)度試驗(yàn)與一項(xiàng)夾芯板鋼架結(jié)構(gòu) SJ-1橫向外載極限強(qiáng)度試驗(yàn)進(jìn)行了介紹，得到了關(guān)鍵處如板中心點(diǎn)的撓度隨加載載荷變化的趨勢(shì)。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(qiáng)度的各求解要點(diǎn)。通過(guò)JX-1夾芯板、SJ-1夾芯板鋼架結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)

4、處載荷位移曲線數(shù)值解與試驗(yàn)解的對(duì)比，驗(yàn)證了模型的正確性。并通過(guò)研究漸進(jìn)損傷過(guò)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(yàn)中各裂紋產(chǎn)生的主要原因。
　　最后，本文采用單一變量法對(duì)影響夾芯板橫向載荷下極限強(qiáng)度的因素如荷載分布、邊長(zhǎng)比、鋪層角、厚度以及芯材比例進(jìn)行了分析。其中，在對(duì)芯材比例的討論中引入了重量作為參考因素并進(jìn)行優(yōu)化，得到最優(yōu)芯材比例為65.1％?；?/p>