缝合复合材料加筋板受冲击损伤后剩余压缩强度研究

摘要

复合材料加筋壁板结构是近代飞机以及航天航空器结构中最常见的结构形式之一，它具有复合材料层合结构比强度高、比刚度高的优点，同时加强筋的引入又极大地提高了结构的承载能力。复合材料层板层间强度较低，抗冲击能力较差；缝合复合材料用缝线沿着层板厚度将层板缝合紧固，不仅提高了层板层间性能，有效地抑制了分层的扩展，而且提高了层板受冲击后的剩余压缩强度。相比于其他工艺，缝合工艺成本低，流程简单，具有良好的应用前景。目前已有较多缝合复合材料基本力学性能的相关研究，但是对缝合复合层板受损伤后的剩余压缩强度研究较少，缝合加筋壁板结构受冲击损伤后的压缩强度研究更少，因此开展缝合加筋壁板受冲击后的剩余压缩强度研究具有重要的意义和应用价值。
　　本文的工作是为了更好地探究加筋及筋条的密度、尺寸、形式对缝合复合材料层板受冲击损伤后剩余压缩强度的影响。基于ABAQUS软件平台，用三维实体单元模拟层板，空间三维杆单元模拟缝线的增强作用，建立缝合复合材料层板渐近损伤分析的有限元模型，并编写用户子程序，模拟层板受冲击损伤后，受压缩时的损伤演化过程，模型仿真计算结果与试验值吻合较好，表明了该有限元模型与计算方法的有效性和合理性。之后，用同样的建模和计算方法详细探讨了筋条的密度、尺寸、形式对材料剩余压缩强度的影响，得到了有参考意义的相关规律和结论，为缝合加筋板冲击后剩余压缩强度的进一步研究奠定了基础。

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注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 复合材料

1.3 缝合复合材料

1.4 国内外研究现状

1.5 本文的主要工作

第二章 复合材料层板力学性能研究

2.1 材料力学基本强度理论

2.2 复合材料层板强度失效准则

第三章 含冲击损伤缝合层板压缩破坏分析方法

3.1 含冲击损伤层板受压建模方法

3.2 渐进损伤有限元理论及分析方法

第四章 缝合复材层板剩余压缩强度的仿真计算

4.1 引言

4.2 缝合复合材料层板性能

4.3 有限元仿真

4.4 数值仿真结果分析与讨论

4.5 本章小结

第五章 缝合复合材料加筋板压缩性能研究

5.1 缝合复材层板模型的简化及目的

5.2 加筋对缝合层板剩余压缩强度的影响

5.3 不同筋条类型的影响

5.4 讨论几个重要参数的影响

5.5 筋条不同位置的影响

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 本文的主要创新点

6.3 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