frp层合板孔边损伤建模技术研究与试验验证

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1、中图分类号：V214.8论文编号：102870118-S177学科分类号：082501硕士学位论文FRP层合板孔边损伤建模技术研究与试验验证研究生姓名王颀学科、专业飞行器设计研究方向飞行器结构设计指导教师姚卫星教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二〇一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringNumericalSimulationforStrengthofNotchedFRPPlatew

2、ithExperimentalVerificationAThesisinFlightVehicleDesignbyWangQiAdvisedbyProf.YaoWeixingSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航

3、天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要复合材料结构不可避免地存在孔、连接或开口。缺口的存在破坏了纤维的连续性，改变了结构的传力路线，使得结构因为局部刚度的突变而在缺口附近区域产生应力集中，应力集中处的材料损伤会降低复合材料结构强度和使用寿命。对于结构设计者来说，理解这种含缺口的纤维增强复合材料的力学性能至关重要。

4、本文首先总结评述了以往复合材料层合板缺口强度预测方法，回顾了复合材料三维数值仿真模型，并对前人所做试验工作进行了较为详细的资料整理。利用光透法观察玻璃纤维复合材料在拉伸试验中的损伤扩展现象，采用微距拍法观测材料层内基体损伤情况，重点观察孔边应力集中区的裂纹损伤方式，清晰地观察到了沿纤维方向的基体损伤，为数值模拟的建模方法提供依据。提出一种基于连续介质损伤力学的数值模型，采用Puck准则与基于应力的二次准则分别判定层内与层间的起始损伤，判定失效后采用线性软化模型对材料进行损伤演化。模型考虑了就位效应。在ABAQUS软件中，结合自编VUMA

5、T子程序，在建模过程中考虑缺口附近应力集中缓解现象，采用对齐网格，使每一层的网格边缘沿纤维方向排列，在层间引入内聚力接触属性模拟分层，与文献中试验结果对比，认为该模型可以预测任意材料体系和铺层参数的层合板在拉伸载荷作用下的损伤破坏过程及失效载荷，与参考文献中的计算结果比较发现，该方法的预测精度较高，验证了其正确性。关键词：复合材料，缺口强度，应力集中，数值模型，渐进损伤，Puck准则IFRP层合板孔边损伤建模技术研究与试验验证ABSTRACTWhenusedincompositematerialstructure,itisoftenne

6、cessarytohaveholes,connectionsornotchinevitably.Notcheddamagedthecontinuityoffiber,changedthestructureofpowertransmissionline,makethestructureproducestressconcentrationnearthenotchareaduetolocalstiffnessmutation,thematerialdamageofthestressconcentrationwillreducethestren

7、gthofcompositematerialstructureandservicelife.Forstructuraldesigners,itisessentialtounderstandthemechanicalpropertiesofthisnotchedfiberreinforcedcomposites.Thispapersummarizespreviousstrengthofcompositelaminatedplatenotchpredictionmethod,reviewsthethree-dimensionalnumeri

8、calsimulationmodelofcompositematerials,andcollatesthedataofpreviousexperimentalwork.Thispaper,usingthel