含面/芯脱层缺陷蜂窝夹芯板的基本力学性能分析

摘要

本文主要进行了以下几方面的研究：根据夹芯板的基本理论及其不同的等效处理方法，建立了合理有效的蜂窝夹芯结构有限元模型；对蜂窝夹芯板在三种工况条件下的力学行为进行了研究；对于含有不同形状及不同尺寸的面/芯脱层缺陷的蜂窝夹芯板，采用三点弯曲实验的方法研究了蜂窝夹芯板的失效过程；利用数值模拟的方法对含缺陷蜂窝夹芯板在弯曲载荷、面内剪切载荷和扭矩载荷作用下的缺陷边缘的应力场分别进行了研究。 通过对不同载荷形式作用下该结构破坏模式观测和破坏机理分析，给出了含面/芯脱层缺陷蜂窝夹芯结构复合材料在不同形式载荷作用下破坏规律，为蜂窝夹芯结构部件的设计制造以及可靠性评价提供了科学依据。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3论文的主要研究内容

第2章夹芯板的有限元理论

2.1复合材料有限元理论

2.1.1复合材料层合结构有限元模型的定义

2.1.2层合板刚度矩阵

2.2蜂窝夹芯板的几种等效理论

2.2.1三明治夹心理论

2.2.2蜂窝板理论

2.2.3等效板理论

2.3蜂窝夹芯板等效模型参数

2.3.1面板的材料参数

2.3.2铝蜂窝芯子的材料性能参数

2.4复合材料夹层板层间应力

2.4.1层间应力存在的定性原因

2.4.2层间应力的计算方法

2.5本章小结

第3章面/芯脱层缺陷蜂窝夹芯板弯曲载荷下的力学性能分析

3.1蜂窝夹芯板三点弯曲实验

3.1.1蜂窝夹芯板试件

3.1.2实验现象及结果分析

3.2蜂窝夹芯板在弯曲载荷下的数值模拟

3.2.1试件几何尺寸及边界条件

3.2.2面/芯脱层蜂窝夹芯板的有限元模型建立

3.3结果分析

3.3.1缺陷边缘应力场

3.3.2缺陷边缘的应力集中分析

3.3.3缺陷尺寸对其边缘应力场的影响

3.4本章小结

第4章面内剪切力作用下面/芯脱层蜂窝夹芯板力学性能分析

4.1引言

4.2面内剪切力作用下面/芯脱层蜂窝夹芯板的数值模拟

4.2.1载荷及约束条件

4.2.2蜂窝夹芯板的有限元模型

4.3结果分析

4.3.1缺陷边缘的应力场

4.3.2缺陷边缘应力集中现象的研究

4.3.3缺陷尺寸对缺陷边缘应力场的影响。

4.4本章小结

第5章扭矩载荷下面/芯脱层缺陷蜂窝夹芯板的力学性能分析

5.1接触算法

5.1.1罚函数法

5.1.2拉格朗日法

5.1.3广义拉格朗日法

5.2扭矩载荷下面/芯脱层蜂窝夹芯板的数值模拟

5.2.1边界条件及载荷

5.2.2蜂窝夹芯板的有限元模型

5.3结果分析

5.3.1缺陷边缘应力场

5.3.2缺陷边缘的应力集中

5.3.3缺陷尺寸对其边缘应力场的影响

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢