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反复低速冲击下短纤复材的损伤研究

作 者: 史建平
导 师: 林吉忠
学 校: 铁道部科学研究院
专 业: 载运工具运用工程
关键词: 随机分布短玻纤增强不饱和聚酯树脂 单调低速冲击 单轴反复低速冲击 力学行为 损伤特征 等效包容体理论 增强系数 准静态 随机分布短纤维复合材料 一维率相关本构方程 耗能过程 最小耗能原理 连续介质 热力学系统 不可逆过程 耗散能 损伤变量 损伤演变方程 割线模量 寿命预报
分类号: O346.5
类 型: 博士论文
年 份: 2000年
下 载: 242次
引 用: 1次
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内容摘要


本文首先以随机分布短玻纤增强不饱和聚酯树脂为材料,利用MTS试验机模拟低速冲击加载,研究了单调低速冲击和反复低速冲击条件下、短纤维复合材料的力学行为损伤特征。接着,以实验数据为依据,借助于粘弹性力学、短纤复材细观力学和Eshelby等效包容体理论,导出了Em0、/Ef>>(df/lf)2时、随机分布短纤维的增强系数表达式(见式(3.2-17、14、22));建立了适用于小应变、准静态和低速冲击加载的、随机分布短纤维复合材料一维率相关本构方程(见式(3.3-3))。进一步,作者运用经典热力学、连续介质热力学和Prigogine耗散结构理论,证明了适用于任何耗能过程的最小耗能原理;导出了连续介质热力学系统在时间为t的一个不可逆过程中,总耗散能的普遍表达式(见式 (4.2-11));分析了反复冲击载荷下,复材的热力学耗能过程。利用本文建立的短纤复材一维率相关本构方程和最小耗能原理,作者又推导出了单轴反复低速冲击条件下、随机分布短纤复材耗散能的计算公式(式4.3-5))、损伤变量表达式(式(4.3-13))和损伤演变方程(式4.3-14))。最后,根据实验得到的割线模量下降规律和本文导出的损伤演变方程,作者给出了单轴反复低速冲击加载下、随机分布短纤维复合材料的寿命预报公式(见式(5.2-4));并结合实验数据,介绍了具体寿命预报办法,讨论了寿命预报结果。

全文目录


  2
  2-3
  3-4
  4-7
符 号 表  7-14
一、引 言  14-53
第一章 绪 论  53-70
  §l.1 短纤复材的发展与应用  53-55
  §1.2 短纤维复合材料力学的研究现状  55-68
  §1.3 本文工作的意义、目的及主要内容  68-70
第二章 单调及疲劳载荷下短纤复材的实验研究  70-109
  §2.1 试样制备、试验方法及数据处理  70-73
  §2.2 反复低速冲击载荷的确定  73-76
  §2.3 短纤复材的力学行为  76-100
  §2.4 短纤复材的热耗散  100-102
  §2.5 短纤复材的断口特征  102-106
  §2.6 本章小结  106-109
第三章 单调加载下聚合物基短纤复材的本构关系  109-131
  §3.1 聚合物基体的本构关系  109-115
  §3.2 准静态载荷下聚合物基短纤复材的本构关系  115-123
  §3.3 低速冲击加载下短纤复材的本构方程  123-129
  §3.4 本章小结  129-131
第四章 反复低速冲击下短纤复材的能量耗散与损伤演变  131-148
  §4.1 任何耗能过程的最小耗能原理  131-135
  §4.2 反复低速冲击下材料的热力学过程和耗散能  135-142
  §4.3 反复低速冲击下短纤复材的损伤演变规律和演变方程  142-146
  §4.4 本章小结  146-148
第五章 反复低速冲击下短纤复材的刚度下降和寿命预报  148-158
  §5.1 复材的刚度下降  148-150
  §5.2 复材的寿命预报  150-157
  §5.3 本章小结  157-158
第六章 总 结  158-163
  §6.1 本文主要结论  158-161
  §6.2 本文创新之处及意义  161-163
  163-172
附 录  172-175
  一、割线模量、滞后圈面积计算程序  172-174
  二、滞后圈面积求和程序  174-175
致 谢  175

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中图分类: > 数理科学和化学 > 力学 > 固体力学 > 强度理论 > 损伤理论
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