三维六向编织复合材料力学性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haidong711
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
三维编织复合材料除了具有传统复合材料的高比强、高比模的优点之外,其在剪切强度、抗冲击损伤、结构可设计性和整体异型性等方面也有突出表现,因而在航空、航天等领域得到了广泛应用。目前,关于三维编织复合材料力学性能的研究工作主要是针对三维四向和五向编织复合材料,对三维六向编织复合材料力学性能的研究还很不充分。相比于三维四向和五向编织复合材料,三维六向编织复合材料因具有更强的可设计性和面内性能,而被越来越多的用于航天器设计上。针对三维六向编织T700/TDE-86复合材料,本文从材料刚度、强度、低速冲击和冲击后压缩等力学性能进行了实验、理论和数值分析。  第一章从材料刚度、强度、低速冲击和冲击后压缩四个方面对三维编织复合材料力学性能的研究进展进行了综述,对课题背景及本文选题的目的和意义进行了阐述。  第二章从实验角度对不同编织角和不同纤维体积含量的三维六向编织T700/TDE-86复合材料沿编织成型方向的拉伸力学性能进行了研究。获得了三维六向编织复合材料在拉伸载荷作用下的主要力学性能参数,分析了编织角和纤维体积含量对三维六向编织复合材料纵向拉伸力学性能的影响,并对其在拉伸载荷作用下的断口形貌和破坏模式进行了分析。  第三章对三维六向编织复合材料的等效弹性性能进行了理论和数值预报。首先,利用刚度平均化方法,在考虑材料细观结构的基础上建立了三维六向编织复合材料的层合板模型,推导了三维六向编织复合材料代表性体积单元应力分量的表达式,采用Hashin均匀化理论对三维六向编织复合材料的纵向有效弹性模量进行了理论预报。然后,将有限元技术与细观力学理论相结合,建立了三维六向编织复合材料的单胞模型,并利用数值方法对三维六向编织复合材料沿编织成型方向的有效弹性模量进行了预报。并将理论和数值预报结果与实验数据进行了比较,分析了误差产生的原因。  第四章在本文建立的三维六向编织复合材料单胞模型的基础上,根据等应变假设和最大应力失效准则,建立了预报三维六向编织复合材料沿编织成型方向的拉伸强度的有限元模型,对三维六向编织复合材料的拉伸强度进行了数值预报。讨论了编织角和纤维体积含量对三维六向编织复合材料拉伸强度的影响,并将数值预报结果与实验数据进行了对比,分析了误差产生的原因。  第五章从实验和数值角度对三维六向编织复合材料的低速冲击力学性能进行了研究。分析了不同冲击能量、不同编织角和不同纤维体积含量下三维六向编织复合材料的低速冲击响应。采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,对在不同冲击能量、不同编织角和不同纤维体积含量下三维六向编织复合材料的低速冲击过程进行了数值模拟,并将实验结果与数值模拟结果进行了对比,证明了本文数值方法的有效性。  第六章中通过冲击前后的压缩实验研究了三维六向编织复合材料的压缩强度和剩余压缩(CAI)强度问题。讨论了冲击能量、编织角和纤维体积含量对三维六向编织复合材料的压缩强度和CAI强度的影响,并分析了各种情况下材料的破坏模式。所得结论可为抗低速冲击下,三维六向编织复合材料的设计和制备提供科学依据。
其他文献
矢量控制一直是电机控制领域的热门话题。本文以异步电机为研究对象,以矢量控制的解耦思想为基础,采用自动控制的有关方法,对矢量控制进行了探讨,着重研究了矢量控制系统中控制器
轴向柱塞泵具有功重比大、控制方式多、可靠性高、寿命长等优点,因此在工程机械、工业机械以及航空航天领域得到广泛的应用。随着社会的进步,人们的环保的理念逐渐升,对产品质量要求也不断高,因此对轴向柱塞泵的性能要求也就更高了。轴向柱塞泵在作为液压动力源的同时,也是在液压系统中噪声较大的元件之一。为了适应社会需求,在液压系统中经常出现需要供两组独立油源的情况。因此本文出四配流轴向柱塞泵来实现单泵控制多油路的
随着建筑物高度的上升,建筑结构复杂化,建筑施工的难度也随之加大.在此背景下,高支模施工技术的使用,在很大程度上降低了高层建筑施工的难度,解决了许多施工难题,为高层建筑
随着汽车数量的持续增长,交通安全事故、能源资源消耗和汽车尾气污染等问题日益凸显出来。从可持续发展的角度来讲,汽车轻量化和耐撞性相结合是目前解决车辆安全、节能、环保问
随着煤炭工业的快速发展,浅埋深条件下的工作面已经逐渐萎缩。随着开采深度的增加,采空区下赋存的单一煤层厚6~25m及以上的特厚煤层开采纷纷展开。以大同矿区为例,该矿区主要
随着传统化石能源的日益枯竭及环境污染问题越来越严重,太阳能发电逐渐成为各国的研究热点。光伏发电因具有易受环境变化影响的特点,在其大规模并网时会对电网产生不良影响,
本文在前人工作的基础上,对地震波的数值处理和频谱特性、砌体结构离散化模型的建立方法、砌体单墙在循环载荷下的破坏变形模式、砌体结构建筑在地震载荷下的开裂倒塌行为开
变量喷雾技术应用智能化方法和控制策略实现喷施对象的按需施药,能有效提高农药使用率、降低非靶标沉积、减少环境污染、促进精细农业的可持续发展。三维靶标信息的精确检测
复合材料被广泛应用于各行各业,其结构与性能的关系一直是力学与材料学研究人员共同关心的热点与难点研究内容。细观力学研究宏观均匀但细观非均匀的介质,目的是建立材料细观结
本文通过对荣华二采区10
期刊