免费论文：复合材料损伤容限基础问题研究

本文采用试验与模拟计算相结合的方式对复合材料层板损伤容限性能进行了较深入的研究。通过对复合材料层间受力状态与损伤机制的研究，建立了用于复合材料层间损伤分析的界面单元模型及其损伤演化理论，通过双悬臂梁问题与端部缺口弯曲问题对该模型进行了验证，并对其影响参数进行了研究；同时建立了复合材料损伤分析方法，对复合材料层板的低速冲击、冲击后压缩以及含分层缺陷加筋板的压缩问题进行了模拟分析。为了研究复合材料的损伤容限性能，在不同材料体系、不同冲击能量、不同板厚、不同预应力状态下层板低速冲击特性分析的基础上，结合复合材料层板准静态压痕试验结果，确立了复合材料损伤容限关键性能表征参数，并建立了各参数间的关联性。具体而言，本文的研究工作可归纳如下：1.通过对复合材料层间受力状态与损伤机制的研究，建立了适用于复合材料层间损伤分析的界面单元模型及其损伤演化理论，该模型能够有效预测复合材料分层损伤，并且能够解决分层后层间接触问题。通过双悬臂梁问题与端部缺口弯曲问题的试验与模拟分析，证明了该模型的有效性。2.利用激光测速技术，对复合材料层板低速冲击响应进行了研究，提出了动态凹坑的概念，并建立了动态接触定律；根据赫兹接触定律，建立了复合材料低速冲击永久凹坑深度的估算方法，通过CCF300/5428与T700/5428两种材料进行验证，证明此方法适用于较小损伤情况（即未发生大量纤维断裂）。3.建立了复合材料损伤分析模型：层内采用三维实体单元以及Hashin准则判断纤维与基体损伤；层间采用本文见了的零厚度界面单元模型及其损伤演化理论模拟层间分层并处理分层后接触问题。通过对复合材料低速冲击、冲击后压缩以及含缺陷加筋板的压缩问题进行了模拟分析，证明了该模拟分析方法的可行性。4.利用热揭层技术详细研究了复合材料分层损伤问题。为了确定影响复合材料损伤容限性能的关键因素，采用了CCF300、T700两种纤维材料和双马来酰亚胺（BMI）5428与环氧树脂5228两种树脂材料，同时对不同能量、不同厚度和不同预应力状态下复合材料层板的低速冲击性能进行研究，并对准静态压痕与低速冲击的等效性问题进行了试验研究。5.研究了复合材料损伤容限性能的表征参数及其关联性，试验研究表明，在一定冲击能量范围内，复合材料低速冲击分层投影面积与层板的冲击后剩余压缩强度存在线性关系，在实际检测过程中，可以来用无损检测手段确定损伤投影面积的大小，进而对其剩余强度进行估算，最后提出了复合材料损伤容限性能评价方法。

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