含椭圆分层缝合复合材料层板的剩余压缩强度

摘要

复合材料具有比强度、比刚度高的特点，在现代航空领域的应用越来越多。复合材料结构的失效形式包括纤维断裂、基体破坏和层间分层。层间分层在制造和使用过程中经常发生，严重影响了复合材料结构的剩余压缩强度。含分层损伤复合材料结构在承受压缩载荷时发生子层局部屈曲是造成结构破坏的主要原因。子层屈曲后由于分层前缘应力集中，会发生二次失稳即分层扩展，对于结构的剩余强度也有很大影响。缝合复合材料可以改善传统复合材料结构层间性能。实验表明，缝合复合材料层板冲击造成的分层损伤明显小于传统层板，缝线具有抑制分层损伤的能力。
　　本文基于渐进损伤方法，研究了含椭圆形分层缝合复合材料层板在压缩载荷下的剩余强度问题。采用ABAQUS软件建立了三维有限元模型，以杆单元模拟缝线的桥联作用，通过界面元模拟层间分层。首先通过求解特征值方程得到了子层屈曲模态，讨论了缝合前后分层面积和分层深度对屈曲载荷的影响。然后将屈曲模态作为初始缺陷引入非线性分析，考虑了刚度折减、子层屈曲和分层扩展对剩余强度的影响。通过引入Hashin准则、二次应力准则和最大应力准则模拟了纤维、基体、层间和缝线的失效问题。最后讨论了有关参数对椭圆分层缝合层板剩余压缩强度的影响。计算结果表明本文方法准确可行，所预测的含分层损伤缝合层板剩余压缩强度与实验结果吻合。缝合能提高含分层损伤层板的子层屈曲载荷，抑制分层扩展,并增加层板的剩余压缩强度。

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图表清单

注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 缝合工艺简介

1.3研究现状

1.4本文主要研究内容

第二章 基本理论与方法

2.1引言

2.2非线性问题的基本方程

2.3非线性问题求解-改进弧长法

2.4渐进损伤分析中的本构关系与失效准则

2.5本章小结

第三章 含分层损伤缝合复合材料层板的屈曲研究

3.1 引言

3.2 线性屈曲理论

3.3 含分层复合材料层合板的屈曲分析

3.4含分层缝合复合材料层合板的屈曲分析

3.5 本章小结

第四章 含分层损伤缝合复合材料层板的渐进损伤分析

4.1 引言

4.2 渐进损伤分析方法

4.3 含椭圆分层缝合复合材料层板的渐进损伤分析

4.4 本章小结

第五章 含椭圆分层缝合复合材料层板的参数讨论

5.1 引言

5.2椭圆形半轴长对剩余压缩强度的影响

5.3长轴偏转角对剩余压缩强度的影响

5.4 缝线直径对剩余压缩强度的影响

5.5 缝合密度对剩余压缩强度的影响

5.6 本章小节

第六章 总结及展望

6.1 全文总结

6.2 前景展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文