海水对PVC泡沫夹层板静力和层间开裂影响研究

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1、分类号：密级：1UDC：编号：1工学硕士学位论文海水对PVC泡沫夹层板静力和层间开裂影响研究硕士研究生：宋晓岩指导教师：何建教授学科、专业：土木工程论文主审人：王振清哈尔滨工程大学2017年12月分类号：密级：1UDC：编号：1工学硕士学位论文海水对PVC泡沫夹层板静力和层间开裂影响研究硕士研究生：宋晓岩指导教师：何建教授学位级别：工学硕士学科、专业：土木工程所在单位：航天与建筑工程学院论文提交日期：2017年12月27日论文答辩日期：2018年03月11日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.CADissertationfortheDeg

2、reeofM.EngEffectofSeawaterontheStaticandCrackingofPVCFoamSandwichPanelCandidate:SongXiaoyanSupervisor:Prof.HeJianAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:CivilEngineeringDateofSubmission:Dec27,2017DateofOralExamination:Mar11,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学

3、位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔

4、滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日摘要复合材料泡沫夹层板作为先进复合材料结构的一种，具有强度高、重量轻、稳定性好、隔热和隔音性好、耐腐蚀等诸多优点，已被广泛应用于海洋工程领域。较比传统的单一材料，其在承

5、载、抗疲劳、抗冲击、降噪减震等方面有着巨大的优势，尤其在海洋工程结构和船舶工程领域有着广阔的应用前景。复合材料泡沫夹层板结构的种类有很多，应用最多的是纤维增强复合材料夹层板结构，这种结构以玻璃纤维增强复合材料（GFRP）为面板，PVC高强度泡沫为夹芯，在保证结构承载力的同时，较好地实现了结构的轻量化。对于纤维增强复合材料泡沫夹层板结构，国内外的研究主要集中在研究海水在夹层板中的扩散机理；湿热环境对PVC泡沫或夹层板的侵蚀；不同温度对海水扩散的影响等方面，而国内学者关于海水对夹层板层间开裂断裂韧性影响的研究基本没有，所以本论文主要研究海水对以GFRP为面板，PVC泡沫为夹

6、芯的夹层板结构层间开裂断裂韧性的影响，主要内容如下：首先用VARTM真空抽注方法制备了两种不同芯材（H60和H200PVC泡沫)的玻璃纤维增强复合材料夹层板结构。然后用水槽切割机切成DCB标准试件，同时配制溶度为3.3%的模拟海水溶液，之后用恒温水浴箱设定25℃和60℃的恒温海水溶液来浸泡试件。一段时间后，实验分别探究了不同浸泡时间、不同温度环境下海水对GFRP面板的拉伸性能、PVC夹芯泡沫的压缩性能和夹层板的三点弯曲性能的影响。能量释放率是衡量夹层板层间断裂韧性的一个标准，所以开展DCB实验来测定夹层板层间开裂的能量率。首先对无海水环境下的H60和H200两种芯材夹层

7、板进行DCB实验，观察两者实验过程中裂纹扩展路径的不同，并计算相应的能量释放率。同样原理，开展了不同浸泡时间、不同浸泡温度下的DCB实验，另外还探究了加载速率对夹层板层间开裂的影响。使用ABAQUS有限元软件中的内聚力模型分别进行了无海水环境下、海水浸泡90天的两种芯材夹层板的DCB实验数值模拟；另外还对H60夹芯夹层板进行了不同加载速率下的DCB模拟，通过模拟来验证实验结果的准确性。关键词：泡沫夹层板；层间开裂；能量释放率；数值模拟；内聚力模型ABSTRACTCompositefoamsandwichstructureisonetype