复合材料层合板贴补修理的研究

摘要

随着科学和技术的快速发展，人们对结构的性能要求越来越高，先进复合材料的出现大大改进了结构的性能。先进复合材料拥有比强度高、比刚度大等优点，广泛应用于在航天航空和体育休闲用品等各个领域。复合材料修理技术也因此得到了很大的发展，贴补修理技术是复合材料结构修理的主要方向。具体工作如下: 本文先介绍了复合材料的发展现状，重点介绍了复合材料的损伤贴补修理。贴片厚度过小，可能达不到想要的贴补效果。贴片厚度过大，会影响结构的气动性。为了减少对结构气动性的影响，提出了阶梯型贴补修理。进行了复合材料贴补修理的有限元研究，为阶梯型贴补修理的实践提供理论基础。借助有限元软件ABAQUS进行复合材料二维渐进损伤模型，以实体壳单元模拟层合板，选用二维Hashin准则作为复合材料层合板和贴片的失效准则，选用二次应力准则作为胶层损伤起始准则。 (1)建立了复合材料层合板的二维渐进损伤模型，单向拉伸载荷下的有限元结果与文献实验数据相吻合，证明了复合材料层合板损伤模型是可靠的。再建立贴补修理二维渐进损伤模型，单向拉伸载荷下的有限元结果与文献实验数据吻合，贴补的损伤失效扩展情况与文献实验的损伤情况吻合，证明了贴补修理模型是可靠的。 (2)建立了基于渐进性损伤的两层阶梯型贴片贴补模型，对比不同贴片直径下模型的承载力，找到最佳的阶梯型贴片直径。 (3)模拟不同贴片铺层角度下的贴补修理，对比不同贴片直径下模型的承载力，探讨了不同贴片铺层角度对贴补修理的影响。 (4)模拟不同贴片厚度下的贴补修理，对比两层阶梯型贴片模型在改变上层和下层贴片厚度情况下的贴补模型的承载力，总结得到合适的上下层贴片厚度。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外发展现状

1.3 复合材料损伤原因、描述和失效机制

1.4 复合材料损伤修理

1.5 本文的主要工作

第2章 复合材料层合板渐进损伤分析

2.1 渐进性损伤理论

2.2 复合材料本构关系

2.3 复合材料强度准则

2.4 刚度退化模型

2.5 胶层本构关系

2.6 胶层损伤判据

2.7 有限元软件ABAQUS

2.8 本章小结

第3章 复合材料层合板拉伸强度分析

3.1 单向拉伸模拟

3.2 复合材料层合板贴补修理单向拉伸模拟

3.3 未损伤层合板

3.4 含损伤层合板

3.5 本章小结

第4章 复合材料层合板阶梯型贴补修理单向拉伸模拟

4.1 改变贴片直径的阶梯型贴补修理

4.2 改变贴片铺层方向的阶梯型贴补修理

4.3 改变贴片铺层数量的阶梯型贴补修理

4.4 改变A贴片厚度的阶梯型贴补修理

4.5 改变B贴片厚度的阶梯型贴补修理

4.6 本章小结

第5章 总结与展望

5.1 总结

5.2 工作展望

参考文献

致谢

在学期间学术成果