复合材料层合板宏细观残余应力粘弹性分析

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1、复合材料层合板宏细（申请工学硕士学位论文）观残余应力粘弹性分析复合材料层合板宏细观残余应力尚粘弹性分析云东武汉理工大学培养单位：理学院学科专业：工程力学研究生：尚云东指导老师：张江涛副教授2016年10月万方数据分类号密级UDC学校代码10497学位论文题目复合材料层合板宏细观残余应力粘弹性分析英文ViscoelasticAnalysisoftheMacro-Micro题目ResidualStressinCompositeLaminatedPlate研究生姓名尚云东姓名张江涛职称副教授学位博士指导教师单位名称理学院邮编430070申请学位级别硕士学科专业名称工程力学论文提交日期2

2、016年10月论文答辩日期2016年12月8日学位授予单位武汉理工大学学位授予日期答辩委员会主席晏石林评阅人教育部学位中心盲审教育部学位中心盲审2016年12月万方数据独创性声明本人声明，所呈交的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。尽我所知，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，也不包含为获得武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：学位论文使用授权书本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即学校有权保

3、留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人承诺所提交的学位论文（含电子学位论文）为答辩后经修改的最终定稿学位论文，并授权武汉理工大学可以将本学位论文的全部内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存或汇编本学位论文。同时授权经武汉理工大学认可的国家有关机构或论文数据库使用或收录本学位论文，并向社会公众提供信息服务。（保密的论文在解密后应遵守此规定）研究生（签名）导师（签名）：日期：万方数据摘要由于复合材料单层板的各向异性及基体和纤维间热化学和力学性能的差异，在复合材料层合板制备过程中不可避免地在其内部会产生固化残余应力，这对复

4、合材料的强度和尺寸稳定性都会产生重要影响。因此准确分析固化过程中残余应力的发展和分布，对复合材料层合板的工艺优化与应用都十分重要。为分析复合材料分析固化过程中的残余应力的发展和固化后的分布，本文建立了复合材料固化和温度相关的线性粘弹性本构模型，采用此模型分别分析了AS4/3501-6复合材料宏观残余应力和细观残余应力在固化过程中的发展历史及分布情况，建立了复合材料宏细观耦合分析模型，分析了宏观变形对细观残余应力的影响。本文主要研究成果和主要结论如下：1.建立了复合材料固化和温度相关的线性粘弹性材料本构模型，提出了一个能综合反映复合材料固化过程中粘弹性力学性能的参数Deborah数

5、De；m2.分析了AS4/3506-6复合材料层合板在固化过程中粘弹性的发展规律及宏观残余应力的发展过程。结果表明本文宏观残余应力的计算结果与文献结果一致，基于参数De的变化能很好的解释复合材料宏观残余应力的发展特征;m3.建立了复合材料单向板的细观计算模型，分析了单向板细观模型中基体的应力分布和发展规律。结果表明基体中95%以上的应力是在降温过程中产生，最大主应力的最大值出现在靠近纤维的基体中部，而最大静水拉应力出现在基体富集区中部;4.建立了复合材料层合板界面的细观计算模型，分析了界面处基体的应力分布和发展规律。结果表明纤维与纤维交错处基体处于受压状态，而模型侧面的基体承受较

6、大的拉应力。在纤维/基体界面处，最大主拉应力和静水拉应力出现的地方非常靠近，在与厚度方向呈45°~135°角范围内有较高的三向应力和主拉应力，可能导致纤维/基体界面的破坏;5.建立了复合材料残余应力的宏细观耦合分析模型，研究了宏观变形因素对细观残余应力的影响。结果表明在宏细观耦合模型中细观模型的基体应力分布与纯细观模型明显不同。关键词：复合材料，线性粘弹性本构模型，残余应力，宏观分析，细观分析，i万方数据宏细观耦合分析ii万方数据AbstractTheresidualstressesgeneratedduringmanufactureareinherenttoanypolymer

7、matrixcomposites(PMCs)becauseoftheinherentanisotropyoftheunidirectionalcompositelaminateandthedifferencesinthethermo-chemicalandmechanicalpropertiesbetweenthereinforcementfiberandthematrix.Thepresenceofresidualstresscansignificantlydegradethe