含分層損傷復合材料結構逐漸損傷分析研究.pdf

1、纖維增強復合材料的力學性能具有可設計性，并且與金屬材料相比具有比強度高和比剛度高的優(yōu)點，目前已廣泛應用于各種航空航天結構上。對復合材料結構的損傷及其損傷規(guī)律進行研究，具有重要的工程實際應用意義。本論文以含分層損傷的復合材料層合板試件和含分層損傷的真實的航空發(fā)動機復合材料機匣結構件為研究對象，研究其損傷規(guī)律及剩余強度。通過本論文的研究可以為復合材料結構設計提供一定的理論依據，為復合材料在航空領域的應用提供重要的技術支持。 本論文

2、首先簡要介紹了復合材料層合板損傷模式與破壞強度預測研究現狀；綜述了一些研究者針對含分層損傷復合材料層合板的損傷模式與剩余強度所開展的試驗研究與理論研究；重點介紹了國內外針對復合材料層合板分層損傷擴展所采用的模擬方法及取得的成果。并且以ANSYS軟件為有限元計算平臺開展了以下幾方面的研究： (1) 針對含分層損傷復合材料層合結構，發(fā)展了三維有限元逐漸累積損傷模型與分析方法。應力分析采用了非線性有限元技術，考慮了子板屈曲以及子板之

3、間的接觸對層合結構的損傷規(guī)律和最終破壞載荷的影響。本文的模型和方法能夠模擬含分層損傷層合結構損傷起始、擴展直至最終破壞的整個過程，并且能夠準確的模擬層合結構的破壞模式和預測層合結構的破壞強度。采用本文的模型和方法對有關文獻中所提供的5種含圓形分層損傷的層合板進行了三維逐漸損傷分析及剩余強度預測，計算結果與文獻實驗結果吻合良好。 (2) 研究了位于初始分層邊緣處的分層擴展趨勢，同時研究了含不同分層損傷層合板分層擴展的主要因素，并

4、提出了分層損傷因子的概念。 (3) 研究分層的大小以及分層在層合板中的位置對層合板的屈曲載荷和剩余強度的影響。并同時研究各種不同形式的分層損傷對層合板的破壞模式及損傷擴展規(guī)律的影響（包括初始分層隨載荷的擴展規(guī)律）。 (4) 對含分層損傷的某復合材料機匣構件進行逐漸累積損傷分析?？紤]了初始分層損傷處于四種不同位置時對某復合材料機匣的損傷擴展規(guī)律、損傷模式以及最終破壞載荷的影響。通過逐漸累積損傷分析表明含初始分層直徑小于