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  本文關(guān)鍵詞：復(fù)合材料層板高速?zèng)_擊損傷研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《南京航空航天大學(xué)》 2011年

復(fù)合材料層板高速?zèng)_擊損傷研究

古興瑾  

【摘要】：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料以其優(yōu)異的綜合力學(xué)性能，在航空航天以及防護(hù)裝甲等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，深入研究其彈道性能和高速?zèng)_擊損傷特性，詳細(xì)分析侵徹破壞過程及失效機(jī)理，不僅是結(jié)構(gòu)生存力研究的主要內(nèi)容，而且是結(jié)構(gòu)抗戰(zhàn)傷設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)，已成為當(dāng)前復(fù)合材料領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)之一。本文采用理論分析與數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法，圍繞復(fù)合材料層板動(dòng)態(tài)本構(gòu)模型、抗彈性能和損傷特性展開系統(tǒng)的研究,主要內(nèi)容包括： （1）針對任意角度鋪層的復(fù)合材料層合薄板，基于高速?zèng)_擊過程中的能量守恒，建立了復(fù)合材料層板高速?zèng)_擊問題的力學(xué)分析模型。該模型考慮了纖維斷裂，基體裂紋和分層三種主要損傷形式。根據(jù)高應(yīng)變率下單層板的本構(gòu)關(guān)系，采用一維應(yīng)力波的傳播理論，計(jì)算復(fù)合材料層板沖擊后的變形區(qū)尺寸和層板應(yīng)變場，利用能量守恒迭代求解彈體的沖擊剩余速度和彈靶接觸力等參量，著重研究了復(fù)合材料層合薄板高速?zèng)_擊中的損傷面積和形狀，探討了沖擊速度、彈體直徑以及靶板鋪層情況對損傷形狀和大小的影響規(guī)律。 （2）根據(jù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的宏觀和細(xì)觀結(jié)構(gòu)，基于纖維的線彈性假設(shè)和基體的粘彈性假設(shè)，推導(dǎo)了單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層板材料主方向上的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合三維Hashin失效準(zhǔn)則，建立了單向復(fù)合材料三維粘彈性損傷本構(gòu)模型。針對復(fù)合材料層合薄板，采用復(fù)合材料板殼理論，推導(dǎo)了高應(yīng)變率下的一階剪切層板理論，結(jié)合二維Hashin失效準(zhǔn)則，建立了復(fù)合材料層板二維粘彈性損傷本構(gòu)模型。 （3）在二維粘彈性損傷本構(gòu)的基礎(chǔ)上，采用非線性有限元方法，應(yīng)用ABAQUS軟件及其材料用戶子程序VUMAT建立復(fù)合材料薄板高速?zèng)_擊損傷有限元分析模型。模型中考慮了復(fù)合材料在高速?zèng)_擊過程中的應(yīng)變率強(qiáng)化效應(yīng)，結(jié)合Hashin失效準(zhǔn)則，模擬了復(fù)合材料層板高速?zèng)_擊損傷破壞過程，，通過數(shù)值分析深入探討了相關(guān)參數(shù)對彈道性能和損傷特性的影響規(guī)律。 （4）從復(fù)合材料層板的細(xì)觀結(jié)構(gòu)出發(fā)，在有限元建模中引入界面單元模擬層板的層間分層，采用三維粘彈性損傷本構(gòu)模型模擬單層板的力學(xué)特性，建立了復(fù)合材料層合厚板高速?zèng)_擊損傷三維有限元分析模型。深入研究高速?zèng)_擊下復(fù)合材料層板的彈道性能和損傷特征，重點(diǎn)分析了高速?zèng)_擊損傷沿厚度方向上的變化規(guī)律。通過數(shù)值分析深入探討了相關(guān)參數(shù)對復(fù)合材料層板彈道性能和損傷特征的影響規(guī)律，獲得了一些有價(jià)值的結(jié)論。 （5）基于ABAQUS軟件平臺(tái)，建立復(fù)合材料加筋壁板高速?zèng)_擊損傷有限元分析模型，分析不同結(jié)構(gòu)形式下復(fù)合材料加筋壁板高速?zèng)_擊后的損傷特性和抗彈性能，詳細(xì)討論結(jié)構(gòu)參數(shù)對損傷結(jié)果的影響。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TB33
【目錄】：

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 古興瑾;復(fù)合材料層板高速?zèng)_擊損傷研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

2 趙麗軍;復(fù)合材料層板損傷和短纖維層間增韌的細(xì)觀力學(xué)研究[D];東北大學(xué);2010年

3 楊加明;濕熱環(huán)境下復(fù)合材料層合板的幾何非線性分析[D];南京航空航天大學(xué);2005年

4 趙光明;無網(wǎng)格方法及其在沖擊動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用研究[D];西南交通大學(xué);2006年

5 王志華;W_f/Zr基塊體金屬玻璃復(fù)合材料及其高速?zèng)_擊行為[D];南京理工大學(xué);2006年

6 肖毅華;有限元法與光滑粒子法的耦合算法研究[D];湖南大學(xué);2012年

7 于棟利;碳氮化合物合成方法及其晶體結(jié)構(gòu)的研究[D];燕山大學(xué);2002年

8 張曉晴;陶瓷/金屬復(fù)合靶板受變形彈體撞擊問題的研究[D];太原理工大學(xué);2003年

9 周杰;炮彈彈體毛坯精密熱成形數(shù)值模擬仿真與試驗(yàn)研究[D];重慶大學(xué);2003年

10 徐建波;長桿射彈對混凝土的侵徹特性研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2001年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張二亮;復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)減重優(yōu)化與瞬態(tài)傳熱分析方法[D];西北工業(yè)大學(xué);2006年

2 余會(huì)凌;真空吸夾具中的非線性有限元分析及應(yīng)用研究[D];東南大學(xué);2006年

3 肖攀;高速?zèng)_擊擠進(jìn)問題的動(dòng)力學(xué)建模與瞬態(tài)有限元分析[D];南京理工大學(xué);2003年

4 李思忠;高速?zèng)_擊條件下PVDF傳感元件測壓技術(shù)及其工程應(yīng)用[D];四川大學(xué);2001年

5 李向華;復(fù)合材料結(jié)構(gòu)較高速?zèng)_擊的力學(xué)分析[D];南京航空航天大學(xué);2002年

6 袁江波;超聲振動(dòng)拉絲機(jī)理及實(shí)際應(yīng)用實(shí)驗(yàn)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

7 高相勝;復(fù)合材料層板的分層擴(kuò)展三維有限元分析[D];東北大學(xué);2008年

8 林智育;基于雜交應(yīng)力有限元的Global-Local方法及損傷層板剩余強(qiáng)度研究[D];南京航空航天大學(xué);2004年

9 楊常青;兩種結(jié)構(gòu)鋼的動(dòng)態(tài)斷裂研究[D];中北大學(xué);2007年

10 奚弘甲;無鉛BGA焊點(diǎn)脆性測試方法與設(shè)備研究[D];華中科技大學(xué);2008年

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本文編號(hào)：63914