学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示
单向纤维复合材料拉伸破坏机制和强度的研究
作 者: 宋娜
导 师: 周储伟
学 校: 南京航空航天大学
专 业: 工程力学
关键词: 单向纤维增强复合材料 基体微裂纹 界面 拉伸强度 破坏机制
分类号: TB332
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 428次
引 用: 2次
阅 读: 论文下载
内容摘要
本文从理论模型、数值模拟和试验几个方面研究了单向纤维增强复合材料的拉伸破坏机制和强度。论文由三个部分组成:第一,用扩展有限元方法研究了基体微裂纹的扩展方式及其对单向纤维复合材料失效方式的影响。研究了扩展有限元方法裂尖局部场的精度,提出了收敛速度的改进方法,以此为基础建立简化模型,计算了裂尖到纤维/基体界面之间的局部应力场分布和裂尖应力强度因子,分析了不同种类增强纤维的单向复合材料中基体微裂纹引起的横向应力集中和纵向应力集中的程度,从而分析了复合材料典型的破坏形式-脱粘现象发生的机制。第二,研究了纤维/基体界面性质与复合材料纵向拉伸性能的关系。界面是复合材料产生协同效应的重要因素之一,本文建立了纤维增强复合材料纵向拉伸的有限元模型,纤维/基体的界面用内聚力模型描述。引入纤维强度的分散性条件,模拟了不同纤维/基体界面强度条件下复合材料纵向拉破坏的局部演化过程,分析了界面强度对宏观拉伸强度的影响。第三,建立了三维二尺度剪切滞后模型,预测了混杂复合材料的纵向拉伸强度。模型引入了Monte-Carlo模拟方法,并考虑了纤维断裂的能量释放等因素,从纤维和纤维束两个尺度研究了不同混杂比例和混杂方式下,碳纤/玻纤、碳纤/高强玻纤混杂复合材料纵向拉伸破坏的过程和强度及破坏伸长率,并采用宏、微观的试验结果对模型进行了验证,获得了与实验吻合的预测结果。
|
全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-12 第一章绪论 12-17 1.1 引言 12-13 1.2 纤维增强复合材料拉伸破坏机制及强度研究现状 13-15 1.3 论文的研究内容和意义 15-17 第二章基体微裂纹扩展方式的扩展有限元法研究 17-38 2.1 引言 17-18 2.2 扩展有限元方法(Extended finite element method,XFEM) 18-23 2.2.1 扩展有限元方法的主要思路 19-21 2.2.2 数值积分方法 21-22 2.2.3 裂尖应力强度因子求解方法 22-23 2.3 扩展有限元方法裂尖局部场精度和收敛速度的研究 23-28 2.3.1 应力强度因子的计算 23-25 2.3.2 裂尖应力场精度与收敛速度研究 25-28 2.4 基体微裂纹对纤维复合材料拉伸失效方式的影响 28-37 2.4.1 数值模拟模型 28-31 2.4.2 数值模拟结果及分析 31-37 2.5 结论 37-38 第三章 单向纤维复合材料界面内聚力模型 38-46 3.1 引言 38-40 3.2 界面内聚力模型 40-41 3.3 单向纤维增强复合材料纵向拉伸的2D 有限元模型 41-46 3.3.1 有限元模型的建立 41-44 3.3.2 结果和分析 44-46 第四章 混杂复合材料拉伸性能的两尺度分析 46-71 4.1 引言 46 4.2 剪切滞后理论和蒙特卡罗模拟方法 46-50 4.2.1 剪切滞后(shear-lag)理论 46-49 4.2.2 蒙特卡罗模拟方法 49-50 4.3 两尺度三维剪滞模型 50-56 4.3.1 基于纤维束的剪切滞后模型 50-53 4.3.2 求解方法 53-55 4.3.3 Monte-Carlo 模拟过程 55-56 4.4 试验 56-63 4.4.1 单向混杂纤维复合材料纵向拉伸性能试验 56-62 4.4.2 Ⅱ型断裂韧性试验 62-63 4.5 模型计算结果及分析 63-69 4.6 结论 69-71 第五章 小结与展望 71-73 5.1 论文的主要工作和结论 71-72 5.2 工作展望 72-73 参考文献 73-79 致谢 79-80 在学期间的研究成果 80
|
相似论文
- 环氧分子在碳纤维表面相互作用的分子模拟研究,TB332
- 硬质合金与钢连接工艺及机理研究,TG454
- 基于SVM的高速公路路面浅层病害的自动检测算法研究,U418.6
- 高性能恒温晶体振荡器温度控制系统的研究,TN752
- 光子束在介质界面区域剂量特性的研究,R815
- 基于MDA的界面自动生成方法的研究,TP311.5
- 银行ATM界面设计研究,TP11
- CT机造型设计研究,R197.39
- 环氧树脂/金属基体、环氧树脂/颜填料界面改性研究,TQ630.1
- 普鲁士蓝复合纳米材料的制备、表征及应用,TB383.1
- 杜塘水库沉积物—水界面氮磷释放通量研究,X524
- 青春期至成年早期双酚A暴露对小鼠行为的影响及其分子机制,R965
- 数字电视中间件中图形界面引擎的研究与应用,TP391.41
- 基于神经网络的传输线故障识别方法研究,TP183
- 基于Modbus协议的医用气体压力集散监测系统开发,R197.39
- 纳米结构聚苯胺的制备、表征及生物医学方面的应用,TB383.1
- 碳纤维表面处理及其增强环氧树脂复合材料界面性能研究,TB332
- 温度对Pt/Au异质外延薄膜生长影响的分子动力学模拟,O484.1
- 镀锌钢板电阻焊涂层电极寿命及应用,TG453.9
- 高效率有机电致发光器件(OLED)的制备与研究,TN383.1
- 全新的交互体验,TP11
中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 非金属复合材料
© 2012 www.xueweilunwen.com
|