基体蠕变对复合材料力学性能的影响

摘要

本文目的是探索纤维增强聚合物基复合材料结构在一定外载荷下的长期力学行为。研究一定载荷下复合材料的变形、应力和位移随时间变化规律。着重研究了单向纤维增强复合材料的纤维和基体的应力和应变场与时间的关系，同时分析了基体蠕变对纤维和基体界面性能影响，以及基体裂纹在蠕变过程的扩展和有缺陷单向复合材料的蠕变问题的研究。 通过研究建立了适当的数学模型，能够精确描述单向纤维增强复合材料在蠕变过程中第一和第二阶段基体和纤维的应力场和应变场，同时得到了界面剪应力的求解方法，建立了有缺陷复合材料蠕变变形的计算模型和基体裂纹的扩展模型。分析得出：单向复合材料在蠕变发生过程中，基体通过界面将应力逐渐传递给纤维，同时基体应力逐渐松弛减小，纤维应力逐渐增加；界面剪应力随着蠕变变形的增加逐渐增大，当外力撤销时复合材料蠕变恢复时界面剪应力变为相反方向并逐渐减小，对界面造成了低周疲劳损伤；有缺陷的复合材料在蠕变过程中，缺陷会加速演化，同时增加蠕变变形，最终导致复合材料失效。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1选题的背景目的和研究意义

1.1.1背景

1.1.2研究的目的和意义

1.2国内外发展状况

1.2.1实验研究进展

1.2.2理论研究进展

1.2.3该领域存在的问题

1.3主要研究内容

第2章单向复合材料在蠕变过程中纤维和基体应力和应变场的细观研究

2.1引言

2.2单向复合材料在纤维方向上蠕变细观力学模型的建立

2.2.1假设条件

2.2.2单向复合材料应力平衡后纤维和基体的应力

2.2.3单向复合材料应力平衡后界面剪应力的求解

2.2.4经过△T时间后基体和纤维中的应力

2.3单向复合材料在垂直纤维方向上蠕变模型的建立

2.3.1假设条件

2.3.2单向复合材料垂直纤维方向上的应变随时间的变化

2.4本章小结

第3章基体蠕变对复合材料界面性能的影响

3.1引言

3.2单向纤维增强复合材料界面破坏门槛应变值

3.2.1基体蠕变变形对界面剪应力的影响

3.2.2单向复合材料界面破坏门槛应变值的研究

3.3未发生破坏的界面蠕变恢复二次损伤的研究

3.3.1基体蠕变恢复复合材料界面细观力学模型的建立

3.3.2基体蠕变恢复产生的界面剪应力的求解

3.3.3基体蠕变引起的界面损伤的研究

3.4基体有微裂纹的单向复合材料蠕变引起的界面损伤的研究

3.4.1基体有微裂纹的单向复合材料界面细观力学模型的建立

3.4.2基体有微裂纹的单向复合材料蠕变恢复界面剪应力的求解

3.5本章小结

第4章有损伤单向复合材料蠕变现象的研究

4.1引言

4.2界面发生滑移的单向复合材料蠕变现象的研究

4.2.1细观力学模型的建立

4.2.2界面发生滑移的单向复合材料蠕变变形的研究

4.3界面发生滑移单向复合材料蠕变过程基体裂纹扩展研究

4.3.1细观力学模型的确立

4.3.2基体的蠕变对裂纹的扩展的影响

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢