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双轴纤维增强复合材料强度准则研究与双向拉伸试验

作　者: 陆晓华
导　师: 周光明
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 工程力学
关键词: 强度准则双向拉伸试验十字型试件蔡-吴张量准则张量函数表示理论
分类号: O341
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 294次
引　用: 3次
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内容摘要

本文首先对蔡-吴张量准则在双轴纤维增强复合材料中的适用性问题进行了讨论,用数学推导的方法得到了蔡-吴张量准则方程中的强度参数F1 2,由此得出该种材料的强度是各向同性的不合理结果,指出在运用蔡-吴张量准则时,参数F1 2的值应通过试验的方法得到。对双轴纤维增强复合材料双向拉伸性能进行了试验研究,介绍了双向拉伸试验方法,自行设计制作了一套双向拉伸实验装置,采用有限元分析方法进行了十字型试件的设计。对两种双轴纤维增强复合材料进行了1∶1应力状态下的双向拉伸试验,得到了材料在该种应力状态下的强度和强度参数F1 2。试验结果表明,本文研究的两种双轴纤维增强复合材料存在双向弱化效应。为了解决蔡-吴张量准则存在的缺陷,文章的最后部分利用张量函数表示理论推导出了一种新的强度准则,该强度准则较为全面的反映了双轴纤维增强材料的强度特性。通过与实验数据的对比,证实了在双轴纤维增强复合材料中运用该强度准则是可行的。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-15
  1.1 双轴纤维增强复合材料强度问题的背景介绍  10-11
  1.2 双向拉伸问题的背景介绍  11-14
    1.2.1 单向拉伸下的双向拉伸试验法  12
    1.2.2 薄膜凸胀双向拉伸试验法  12
    1.2.3 压力容器双向拉伸试验法  12-13
    1.2.4 十字夹层梁双向拉伸试验法  13
    1.2.5 平板双向拉伸试验法  13
    1.2.6 十字型试件双向拉伸试验法  13-14
  1.3 本文研究内容  14-15
第二章双轴纤维增强复合材料强度准则研究  15-21
  2.1 蔡－吴张量准则  15-17
  2.2 蔡－吴张量准则强度参数转换  17-18
  2.3 蔡－吴张量准则在双轴纤维增强复合材料中的应用  18-21
第三章双向拉伸试件的设计与制作  21-32
  3.1 十字型试件形状的设计  22-24
    3.1.1 四枝与中心标定区的过渡形式  22-23
    3.1.2 四枝间的倒角大小设计  23-24
  3.2 十字型试件加强片的设计  24-29
    3.2.1 整体式加强片的设计  25
    3.2.2 加强片厚度的设计  25-27
    3.2.3 加强片模量的选取  27-29
  3.3 试件设计小结  29
  3.4 十字型试件的制作  29-32
    3.4.1 试件材料的制备  29-30
    3.4.2 试件的制作  30-32
第四章双向拉伸试验  32-43
  4.1 双向拉伸试验装置研究  32-34
    4.1.1 机械式双向拉伸试验仪  32-33
    4.1.2 液压式双向拉伸试验机  33-34
  4.2 材料基本力学性能测试  34-35
  4.3 双向拉伸试验  35-41
    4.3.1 平面应力状态下双轴纤维增强复合材料的应力应变关系  35-37
    4.3.2 试验结果和有限元分析结果比较  37-39
    4.3.3 双向拉伸试验过程和结果  39-40
    4.3.4 双向拉伸强度计算  40-41
  4.4 强度参数F_(12)的测定  41-42
  4.5 小结  42-43
第五章用张量函数表示理论推导的强度准则  43-54
  5.1 张量函数表示理论  43-45
  5.2 双轴纤维增强复合材料以张量不变量形式表达的强度准则  45-46
  5.3 双轴纤维增强复合材料以应力形式表达的强度准则  46-50
  5.4 强度参数的确定  50-51
  5.5 强度准则的试验验证  51-53
  5.6 小结  53-54
第六章总结和展望  54-56
  6.1 总结  54
  6.2 展望  54-56
参考文献  56-59
致谢  59-60
在学期间的研究成果及发表的学术论文  60

双轴纤维增强复合材料强度准则研究与双向拉伸试验

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