復(fù)合材料筒體瞬態(tài)超高壓力學(xué)行為研究.pdf

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有比強(qiáng)度和比模量高、耐疲勞性能好、破損安全性高、耐腐蝕及可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在石油、化工、汽車、航空航天及軍工方面都得到廣泛應(yīng)用。由于復(fù)合材料筒體在高溫高壓環(huán)境下使用時(shí)受力比較復(fù)雜，因此，對(duì)復(fù)合材料筒體在瞬態(tài)超高壓條件下的研究是十分必要的。本文對(duì)復(fù)合材料筒體進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變理論分析；針對(duì)3種不同復(fù)合材料筒體，進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)整體拉伸實(shí)驗(yàn)和瞬態(tài)超高壓實(shí)驗(yàn)，研究筒體在兩種不同載荷下的斷裂模式與失效行為；建立復(fù)合材料筒體有限元模型，并結(jié)

2、合瞬態(tài)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論，采用ANSYS數(shù)值模擬軟件分析筒體在瞬態(tài)變化高壓下的總體受力變形及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)受力變形情況。
　　本研究主要內(nèi)容包括：①在筒體準(zhǔn)靜態(tài)整體拉伸實(shí)驗(yàn)中，碳纖維螺旋纏繞筒體整體拉伸性能高于玻纖螺旋纏繞筒體和玻纖環(huán)向纏繞筒體，裂紋沿纖維纏繞方向擴(kuò)展。在筒體瞬態(tài)超高壓實(shí)驗(yàn)中，3種筒體在最大內(nèi)壓380 MPa左右作用下筒體兩端均有環(huán)向裂紋存在，并且有燒蝕現(xiàn)象。②3種筒體試樣在準(zhǔn)靜態(tài)整體拉伸和瞬態(tài)超高壓作用下的主要失效模式均為

3、脆性斷裂，而前者主要的失效特征為纖維從基體中拔出，呈分層斷裂；后者的主要失效特征為纖維脆斷及少數(shù)斷裂纖維微屈曲。③在應(yīng)力應(yīng)變分析的基礎(chǔ)上，理論計(jì)算得到的玻纖環(huán)向纏繞筒體、玻纖螺旋纏繞筒體、碳纖螺旋纏繞筒體的爆破壓強(qiáng)分別為45.7 MPa、49.9 MPa和53.2MPa，而有限元模擬得到的爆破壓強(qiáng)分別為43.4 MPa、47.9 MPa和50.8 MPa，理論計(jì)算結(jié)果與有限元結(jié)果符合性較好。④數(shù)值模擬結(jié)果表明，在復(fù)合材料筒體與外層厚壁金