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复合材料二维渐进损伤模拟的研究

专 业: 飞行器设计
关键词: 航空航天材料 复合材料 渐进损伤 数值模拟
分类号: V250.2  V257
形 态: 共 77 页 约 50,435 个字 约 2.413 M内容
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内容摘要


随着碳纤维增强树脂基复合材料、高聚物复合材料大量应用到航空航天领域,这些材料的粘弹性特征和渐进损伤破坏形式受到人们越来越多的关注。

研究碳纤维树脂复合材料的本构关系模型,并将其应用到数值模拟,可为准确预测材料的破坏趋势提供帮助。

本文首先研究复合材料力学中代表复合材料的体积元模型和粘弹性力学中代表基体性质的标准线性固体模型。

应用最大应力失效准则判定材料的失效,采用Camanho刚度退化方式研究材料的刚度退化。

其次使用ABAQUS软件的UMAT模块,以标准线性固体本构关系为数学模型,利用FORTRAN语言编制程序,对相同载荷约束条件下的复合材料单胞模型和多胞模型进行有限元计算。

对比两种模型应力应变的计算结果,多胞模型呈现出周期性变化,每个部分与单胞模型的应力应变分布相似,由此得出可以用单胞模型代表复合材料简单层板。

最后对基体材料分别为弹性和粘弹性的单胞模型进行数值模拟,并与拉伸实验结果比较。

对比实验结果和数值模拟结果发现,粘弹性的单胞模型与拉伸实验结果吻合。

因此说明,对复合材料简单层板进行粘弹性假设,采用单胞模型进行数值模拟,应用Camanho刚度退化方式预测复合材料的破坏趋势是可以的..……

全文目录


摘要
第1章 绪论
1.1 课题的目的及意义
1.2 复合材料渐进损伤研究现状
1.3 单胞模型的应用现状
第2章 复合材料单胞模型的分析方法
2.1 单胞模型的理论分析
2.1.1 单向连续纤维增强复合材料力学性能的基本假设
2.1.2 代表性体元
2.2 适用复合材料的粘弹性模型
2.2.1 粘弹性材料概述
2.2.2 粘弹性模型表述
2.3 弹性体的本构模型
2.4 弹性—粘弹性体对应原理
2.5 判断准则
2.6 刚度退化准则
2.7 本章小结
第3章 复合材料渐进损伤分析
3.1 ABAQUS软件介绍
3.1.1 ABAQUS的组成和分析步骤
3.1.2 ABAQUS中材料非线性问题的处理
3.1.3 用户子程序
3.2 复合材料渐进损伤模拟
3.2.1 建立复合材料简单层板的多胞模型和代表体元的单胞模型
3.2.2 计算两个模型的结果比较
3.3 本章小结
第4章 复合材料渐进损伤实例分析
4.1 单胞模型粘弹性材料和弹性材料的对比
4.2 实验验证单胞UMAT算例
4.2.1 碳纤维增强树脂基复合材料的拉伸试验准备
4.2.2 WDW电子万能试验机上进行试验
4.3 本章小结
第5章 结论与展望
5.1 总结
5.2 展望
参考文献

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中图分类: > V250.2 > 航空、航天 > 航空 > 航空用材料 > 一般性问题
其他分类: > V257 > 航空、航天 > 航空 > 航空用材料 > 金属和非金属复合材料

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