含预置分层层合板的分层扩展及其屈曲行为研究

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1、硕士学位论文含预置分层层合板的分层扩展及其屈曲行为研究BUCKLINGBUHAVIORANDDELAMINATIONEXPANSIONOFCOMPOSITELAMINATESWITHDELAMINATIONDAMAGE姚宇地哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TB33学校代码：10213国际图书分类号：531密级：公开工学硕士学位论文含预置分层层合板的分层扩展及其屈曲行为研究硕士研究生：姚宇地导师：张莉教授申请学位：工学硕士学科：固体力学所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位

2、单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TB33U.D.C:531DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringBUCKLINGBUHAVIORANDDELAMINATIONEXPANSIONOFCOMPOSITELAMINATESWITHDELAMINATIONDAMAGECandidate：YuDiYaoSupervisor：Prof.LiZhangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSp

3、ecialty：SolidMechanicsAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要由于复合材料具有十分出色的材料性能，并且密度较小，因此在飞行器结构设计被大量使用。然而复合材料的屈曲分层及其分层扩展现象严重影响着复合材料结构的稳定性，因此对复合材料屈曲行为及其分层扩展的研究有着十分重要的意义。本文针对复合

4、材料层合板设计了一系列的预置分层，包括不同分层位置、分层尺寸、分层大小以及分层数量等作为变量，设置预置分层，从而研究不同预置分层对层合板屈曲载荷、分层扩展及其疲劳寿命的影响。本文首先用PATRAN对含预置分层层合板进行数值模拟，得到其屈曲临界载荷，再取不同的的屈曲载荷的百分比加载，观察层合板的分层扩展趋势。然后再对无损伤层合板进行屈曲模拟，得到其屈曲临界载荷，与含预置分层层合板进行对比，分析其不同分层因素对复合材料层合板屈曲载荷和承载能力的影响。然后分别对无损伤复合材料层合板和含预置分层复合材料

5、层合板进行压缩实验，得到其屈曲载荷，进行分析，再与数值模拟的结果进行对比分析。最后对含预置分层层合板进行疲劳实验，得到不同预置分层层合板的疲劳寿命次数，然后分析不同预置分层对层合板疲劳寿命的影响。从而得到如下结论：1、当预置分层尺寸、形状均相同时，预置分层距离层合板中心层越远，层合板承载能力下降越大，承载能力越弱。2、当预置分层位置、形状均相同时，预置分层的分层面积越大，层合板的承载能力下降越大，承载能力越弱。3、当预置分层尺寸、位置均相同时，预置分层为圆形的层合板比预置分层为矩形的层合板承载能

6、力弱。4、预置分层的分层数目越多，层合板的承载能力下降越多，越容易发生屈曲。5、耦合预制分层中圆心位于试验件中心的圆形预置分层比预置分层位于边缘的矩形预置分层承载能力下降更多，更容易发生屈曲，从而破坏。6、预置分层层合板的扩展趋势为分层先沿着垂直加载方向进行扩展，然后再沿着平行加载方向进行扩展。7、含预置中央分层层合板的抗疲劳能力较强，对其施加80%屈曲载荷进行疲劳实验不容易引起它的分层扩展。含预置边缘分层层合板的抗疲劳能力较弱，对其施加80%屈曲载荷进行疲劳实验容易引起它的分层扩展。关键词：复

7、合材料层合板；预置分层；屈曲载荷；分层扩展；疲劳寿命-I-AbstractAbstractSincethecompositematerialhasaverygoodmaterialpropertiesandlessdense,sotheaircraftstructuredesignhasbeenwidelyused.However,hierarchicalandstratifiedexpansionbucklingphenomenonCompositesseriousimpactonstabil

8、ityofthecompositematerialstructure,andthereforethecompositebucklinganddelaminationgrowthofresearchhasaveryimportantsignificance.Inthispaper,thecompositelaminatesdesignedaseriesofpre-stratified,includingdifferenthierarchicalpositionhierarchicaldimensi