单向复合材料压缩实验研究及失效机理分析

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1、硕士学位论文单向复合材料压缩实验研究及失效机理分析RESEARCHONCOMPRESSIONTESTOFTHEUNIDIRECTIONALCOMPOSITEMATERIALANDTHEFAILUREMECHANISMANALYSIS赵世强哈尔滨工业大学2013年7月国内图书分类号：O.346.2学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工学硕士学位论文单向复合材料压缩试验研究及失效机理分析硕士研究生：赵世强导师：樊久铭教授级高工申请学位：工程硕士学科：固体力学所在单位：航天学院力学系答辩日期：2013

2、年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O.346.2U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONCOMPRESSIONTESTOFTHEUNIDIRECTIONALCOMPOSITEMATERIALANDTHEFAILUREMECHANISMANALYSISCandidate：ZhaoShiqiangSupervisor：Prof.FanJiumingAcademicDegreeAppliedfor：Ma

3、sterofEngineeringSpeciality：SolidMechanicsAffiliation：SchoolofAstronauticsDateofDefence：July,2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要随着复合材料应用范围的日趋扩大，对其力学性能的研究变得越来越重要。而压缩性能是复合材料材料力学性能的重要分支。影响复合材料压缩测试的因素是多种多样的，如何准确地获取评判复合材料压

4、缩性能的技术指标是十分关键的。本文针对纤维增强树脂基复合材料，分析了不同加载方式对压缩性能的影响。首先，利用有限元软件Abaqus对不同加载情况下试件进行模拟，然后，在这些加载方式下进行压缩试验，分析试件受压后的破坏状况。分析仿真与实验两方面的结果，选择出最合适的加载方式。进一步讨论了这种加载方式相应夹具楔块的不同倾斜角度对试件的压缩性能的影响。选择出最合适的角度，制作夹具并进行压缩实验。分析实验数据，提出可能影响压缩性能参数的一些因素，并利用有限元软件模拟相应的状况来印证相应的实验结果。随后，建立了单向复合材

5、料微观代表体积元，模拟了纤维束断裂失效的过程。在此基础上，利用声发射技术监测压缩破坏实验的全过程，分析材料的损伤性能。结合压缩试验结果和采集到的声发射信号数据，表征出编织方式复合材料在压缩载荷下形成的不同损伤源的发生、发展、并最终导致结构整体失效的损伤演化过程。关键词：复合材料压缩实验加载方式失效机理I哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractAstheapplicationofthecompositematerialinourlifegrows,it’smoreandmoreimportanttolucubr

6、atethemechanicalpropertyofit.Ofallthestudyofthemechanicalpropertyofthecompositematerial,itscompressionpropertyisthemostsignificantbranch.Sincetherearesomanyinfluencesonthecompressiontestofcompositematerial,howtogettherelevantspecificationsofthecompressionpro

7、pertyaccuratelyandeffectivelyseemsverycritical.FocusingontheCarbonfibersreinforcedplasticscomposites,thearticleanalysesthreekindsofloadingmethodsofcompressivetest.Comparedthoseloadingmethodbytestandnumericalsimulation,wechosethemostsuitablefixturetodothecomp

8、ressiontest.Byanalyzingthedataofthecompressivetest,someoftheinfluencesonthecompressivetestofcompositematerialareproposed.Then,theyareconfirmedinnumericalsimulationbyfiniteelementsoftwareAbaqus.O