纤维增强复合材料层合板疲劳行为分析

摘要

纤维增强复合材料具有较高的比强度、比刚度、它的结构可以设计性及抗冲击与抗疲劳性等优点，使其在航天、船舶、汽车、航空、风电等行业中受到广泛的应用，特别在航天航空领域更加受到重视。本文基于单层板理论的寿命预测思想，对不同材料组成的混合铺层层合板进行疲劳行为分析与寿命预测模拟，发展出混合铺层层合板的疲劳寿命预测方法。
　　首先，本文在经典层合理论及单向纤维增强复合材料层合板疲劳寿命预测理论的基础上，对T800双马树脂单向板进行试验研究。通过准静态试验得到主方向上拉伸与剪切的强度值与刚度值，随后通过疲劳试验测出主方向在不同应力下的疲劳寿命。选取适当的加载力进行性能退化试验，得到主方向退化模型参数，并对疲劳破坏形式进行分析。
　　其次，又对由不同材料组成的混合铺层层合板进行拉伸-拉伸疲劳实验，该种层合板的各单层由织物和单向板组成的。通过实验能够得出它的疲劳寿命，并对该层合板断裂形貌加以分析。
　　最后，在商用软件ABAQUS中，对该软件的材料子程序UMAT进行相对应的编写，实现混合铺层层合板的疲劳模拟分析。通过本文试验测得的单向板性能退化规律及文献中对织物研究得到的性能退化规律，来实现混合铺层层合板各单层的性能退化，然后根据疲劳的失效判定准则，刚度与强度的折减及单元的应力重新分布，完成混合铺层层合板寿命的预测与失效模拟分析。最后将混合铺层的试验结果与仿真结果加以对比，验证了本文对不同材料组成的混合铺层层合板寿命预测方法的可行性与适用性。

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第1章 绪 论

1.1 课题研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要内容

第2章 单向板疲劳性能研究

2.1引言

2.2 复合材料单层板应力-应变关系

2.3 疲劳加载下的等寿命模型

2.4 层合板疲劳试验

2.5 本章小结

第3章 疲劳加载下单向板性能退化分析

3.1 引言

3.2 复合材料层合板性能渐降过程

3.3 复合材料层合板疲劳失效准则

3.4 疲劳破坏失效时性能折减方法

3.5 [±45]8层合板刚度与强度退化试验

3.6 [0]16单向板刚度与强度退化试验

3.7 本章小结

第4章 混合铺层层合板疲劳试验与寿命预测

4.1 引言

4.2 混合型铺层层合板的疲劳性能试验研究

4.3 混合铺层层合板疲劳仿真模拟与试验验证

4.4 不同铺层顺序的混合铺层层合板仿真模拟分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢