复合材料修补结构在面内载荷下的强度分析

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1、中图分类号：V214.8论文编号：102870114-S007学科分类号：080104硕士学位论文复合材料修补结构在面内载荷下的强度分析研究生姓名叶正浩学科、专业固体力学研究方向复合材料结构力学指导教师周丽教授南京航空航天大学研究生院航空宇航学院二О一三年十二月万方数据NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAerospaceEngineeringCompositeRepairedStructureStrengthunderIn-planeLoadAThesisinSolidMecha

2、nicsbyYeZhenghaoAdvisedbyProf.ZhouLiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2013万方数据承诺书本人声明所呈交的博/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

3、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：万方数据南京航空航天大学硕士学位论文摘要复合材料由于具有比强度高、比刚度高等优点，在现代航空结构中得到了越来越广泛的应用。作为复合材料的应用的一个环节，复合材料修理对于复合材料结构在航空结构中的使用性、可维护性乃至使用时间都有着重要的影响。从目前大量的金属飞机结构繁重的维修任务可以预见将来复合材料飞机结构维修任务的艰巨。因此，复合材料结构胶接修理设计分析的研究工作具有重要的学术价值和工程意义。本文引入三维Hashin准则模拟结构的损伤，引入最大剪应力准则模拟胶层的损伤，基于引入的损伤判据

4、与预定的刚度退化方案，建立挖补修理结构的渐进损伤分析模型。首先本文计算了半穿透挖补结构和全穿透挖补结构两种典型的挖补结构在拉伸载荷下的极限强度，比较计算值与实验值，验证模型的有效性；并且分析了两种结构中的应力分布及渐进损伤过程。然后本文基于提出的渐进损伤分析模型，针对拉伸、剪切及拉剪三种面内载荷情况，讨论了挖补角对半穿透及全穿透两种典型复合材料挖补结构极限强度以及胶层失效强度的影响规律。并从应力分布和损伤扩展过程角度分析了挖补角影响结构极限强度的机理，得到了一些对工程实际具有参考意义的结论。最后本文分析讨论了在拉伸载荷作用下附加层对于挖补结构的极限强度的影响，并从应力分布和损伤扩展过程

5、角度分析了附加层影响结构极限强度的机理；分析了倒角对带附加层复合材料挖补结构的极限强度的影响。关键词：层合板；失效模式；极限强度；修理；渐进损伤本文工作得到国家自然科学基金（资助号：11172128）、国家自然科学基金国际（地区）合作与交流项目（资助号：61161120323）、江苏省六大人才高峰项目（资助号：2010JZ004）、中航工业产学研合作创新工程的资助。本文工作在“机械结构力学及控制”国家重点实验室完成。I万方数据复合材料修补结构在面内载荷下的强度分析ABSTRACTWithhighspecificstrengthandhighspecificstiffness,carbo

6、nfiber/resincompositelaminateshavebeenmoreandmorewidelyusedinmodernaircraftstructuresdesign.Asanimportantpartincomposite,compositerepairhaveasignificanteffectontheaircraftusability,maintainabilityandeventheservicetime.Wecouldpredictthehugeandhardrepairworkofcompositeaircraftstructuresinfuturefro

7、mtheheavyrepairworkloadofthemassofmetalaircraftstructureatpresent.Asaresult,theresearchofcompositebondedrepairedstructuresisimportantinbothacademicresearchesandengineeringapplications.Withthe3Dhashinfailurecriteriausedtojudg