含孔玻璃纤维增强铝合金层合板力学性能研究

摘要

玻璃纤维增强铝合金层合板（Glass Reinforced Aluminum Laminates，简称GLARE）是由玻璃纤维增强复合材料与高强度的铝合金薄板组成，利用胶接技术使层合板交替铺层，并且在一定的温度和压力下固化而成，兼具了两种材料的优点。与铝合金单层板相比，GLARE层合板具有更轻便、更耐疲劳等优势，与玻璃纤维复合材料单层板相比而言，GLARE层合板则更易于加工、切割，且冲击性能更好。为了便于检查、拆装、维护等，在构件中经常会加工一些孔。这些孔对GLARE层合板结构的力学性能将会产生一定的影响，目前虽然国内外已经取得较多研究成果，但是研究的内容不够全面，特别是对含孔GLARE层合板的力学性能研究文献更是少见。
　　本文通过实验方法测试了拉伸载荷作用下含孔GLARE层合板的力学性能，并进行了分析研究，含不同孔径GLARE层合板实验研究结果表明:孔径尺寸不同，层合板断裂所需时间和断裂时的极限强度不同，孔径越小，层合板断裂所用的时间越长，其断裂时的强度越大;含孔GLARE层合板在单向拉伸载荷的作用下，应力-应变曲线大致表现为双线性的关系;随着孔径的增大，层合板的断裂强度明显下降，而且下降的方式呈现近似线性规律。
　　建立了基于ANSYS软件的有限元分析模型，应用逐渐失效分析方法，对与实验条件相同的含孔GLARE层合板进行有限元数值模拟分析，并且将得到的数值模拟结果与实验结果进行对比分析，两者吻合较好，验证了有限元模型的合理性。在此基础之上，应用该数值模拟分析方法，对含孔GLARE层合板在不同铺层方式下的力学性能进行了预测，得出应力-应变曲线的变化规律。铺层方式为[AL/θ/AL/θ/AL]的层合板在θ为45°前后曲线呈现不同的特性，对铺层方式为[AL/θ/AL/-θ/AL]的层合板当θ为45°时，层合板在会属铝层进入屈服阶段后刚度下降最快，而θ为0°时刚度下降最慢，并且纤维铺设角度越大，层合板刚度下降越快，断裂强度也随之降低。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 概述

1．2．2 研究现状

1．3 本文的研究内容

第2章 GLARE层合板基本性能

2．1 引言

2．2 GLARE层合板的基本性能

2．2．1 拉伸性能

2．2．2 疲劳性能

2．3 层合板逐渐失效分析

2．3．1 失效损伤形式

2．3．2 Hashin失效准则

2．3．3 金属层刚度退化模型

2．3．4 逐渐失效分析方法

2．4 本章小结

第3章 含孔GLARE层合板静力拉伸试验

3．1 引言

3．2 GLARE层合板的制备

3．3 实验试件的制备

3．4 试验设备介绍

3．5 层合板静力拉伸试验

3．5．1 实验内容介绍

3．5．2 实验结果与分析

3．6 本章小结

第4章 含孔GLARE层合板拉伸强度有限元分析

4．1 引言

4．2 有限元方法及ANSYS软件介绍

4．2．1 有限元分析方法

4．2．2 有限元软件ANSYS简介

4．3 含孔GLARE层合板数值模拟分析

4．3．1 GLARE层合板模拟单元类型

4．3．2 GLARE层合板材料性能参数

4．3．3 含孔GLARE层合板有限元模型与分析流程

4．3．4 加载、边界条件及求解

4．4 ANSYS求解结果及分析

4．5 含孔GLARE层合板强度有限元预测分析

4．5．1 铺设角度对含孔层合板强度的影响

4．5．2 对称铺层对含孔层合板强度的影响

4．6 本章小结

结论

参考文献

攻渎学位期间发表的学术论文

致谢