复合材料层合板低速冲击与剩余强度研究

摘要

随着复合材料在飞机结构中的广泛使用，在飞机运营和维护过程中，复合材料结构损伤的评估工作显得越加重要。由于复合材料对冲击载荷的敏感性，有必要对复合材料在低速冲击载荷作用下出现的损伤进行评估，判断含低速冲击损伤复合材料结构是否依旧满足安全性要求。目前冲击后的剩余强度是用于评估复合材料低速冲击损伤的主要依据，因此，本文对复合材料层合板低速冲击和冲击后的剩余强度进行了研究。研究内容具体包括以下几个方面： （1）通过对复合材料损伤容限相关适航要求的整理分析，确定了用冲击后剩余强度作为复合材料层合板低速冲击损伤的评估依据。针对现有常见的复合材料损伤容限分析方法的局限性，提出了一种复合材料层合板低速冲击损伤全过程仿真分析方法，并规划了验证试验的主要模块和内容。 （2）以P2352W-19复合材料层合板为分析对象，选取不同的冲击能量，分别进行了低速冲击试验和冲击后的剩余强度评估试验。试验结果为后续全过程仿真分析方法中损伤模式和本构模型的确定提供了参考，并为后续仿真分析方法的有效性验证提供了依据。 （3）以P2352W-19复合材料层合板为分析对象，完成了从低速冲击损伤发生到冲击后压缩破坏的全过程仿真分析。从冲击响应、损伤状态和剩余强度三个方面将仿真结果与试验结果进行了对比，验证了仿真分析模型的有效性和计算精度。并以所建立模型为基础，对低速冲击过程和冲击后的压缩破坏过程进行了进一步仿真分析。

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摘 要

ABSTRACT

缩略词

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 研究现状

1.2.1 复合材料损伤容限发展概况

1.2.2 复合材料层合板低速冲击研究

1.2.3 复合材料层合板冲击后剩余强度研究

1.3 本文的主要研究工作

第二章 复合材料结构损伤容限要求与评定方法

2.1 引言

2.2 复合材料结构损伤容限适航要求

2.2.1 相关适航条款

2.2.2 AC20-107B§8损伤容限评定解读[13]

2.3 复合材料结构损伤容限评定策略

2.3.1 复合材料结构损伤容限评定要求

2.3.2 复合材料结构损伤容限评定流程

2.4 复合材料层合板损伤容限分析方法

2.4.1 常见的复合材料层合板损伤容限分析方法[3]

2.4.2 本文的复合材料层合板低速冲击损伤容限分析技术方案

2.5 本章总结

第三章 复合材料层合板低速冲击与剩余强度试验研究

3.1 引言

3.2 复合材料层合板低速冲击试验

3.2.1 低速冲击试验执行标准与要求

3.2.2 低速冲击试验装置与设备

3.2.3 低速冲击试验与结果分析

3.3 复合材料层合板冲击后剩余压缩强度试验

3.3.1 压缩破坏试验执行标准

3.3.2 压缩破坏试验装置与设备

3.3.3 压缩试验与结果分析

3.4 本章总结

第四章 复合材料层合板低速冲击与剩余强度仿真计算研究

4.1 引言

4.2 复合材料层合板低速冲击过程仿真分析

4.2.1 层合板三维渐进损伤理论模型

4.2.2 层合板低速冲击数值仿真分析流程

4.2.3 层合板低速冲击有限元仿真建模

4.2.4 层合板低速冲击有限元仿真计算与结果分析

4.3 含冲击损伤复合材料层合板剩余压缩强度仿真分析

4.3.1 层合板冲击后剩余强度分析方法

4.3.2 层合板冲击后剩余强度分析有限元建模

4.3.3 层合板冲击后剩余强度仿真计算与结果分析

4.4 本章总结

第五章 总结与展望

5.1 本文完成的主要工作

5.2 未来工作展望

参考文献

致 谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文