一、小尺寸试件层合板低速冲击后的剩余压缩强度（论文文献综述）
何沛夕[1]（2021）在《缝合泡沬夹芯复合材料低速冲击及冲击后压缩性能理论与实验研究》文中认为碳纤维增强复合材料具有轻质高强的特性,由于其比强度和比模量高等特点,广泛应用于航空航天、交通运输、建筑化工等领域。在其中加入泡沫夹芯能够有效提高复合材料的抗冲击性能,利用缝合工艺在泡沫夹芯结构复合材料中加入缝线可以进一步提高其层间的力学性能,避免出现过于严重的层间分层。本文对缝合/未缝合泡沫夹芯结构复合材料和带孔碳纤维增强复合材料的低速冲击及冲击后压缩性能展开了研究,同时利用Abaqus有限元分析软件建立对应的模型以辅助分析材料内部的损伤情况。具体开展工作如下:首先通过真空辅助模塑成型（VARTM）工艺制备了缝合/未缝合泡沫夹芯结构复合材料的冲击及冲击后压缩的实验样件,进行了5J的冲击实验和超声c扫描检测,并对未冲击和冲击后的样件进行了冲击后压缩性能测试。随后基于Abaqus有限元分析软件建立了与实验对应的冲击模型,并利用软化夹杂的方法建立了冲击后压缩模型,通过冲击和压缩的响应曲线对模型的可靠性的进行了验证,通过输出HSNMCCRT、HSNFCCRT和CSDMG等变量来表征复合材料面板内部和层间的损伤,对比实验结果发现:缝合结构在各个方向上的损伤都较为均匀,而未缝合结构则表现出明显的方向性;相比于未缝合结构,缝线的加入使5J冲击能量下的冲击峰值载荷提高了11.52%,凹坑深度降低了26.47%;且缝合结构使未冲击和5J冲击样件的压缩强度比未缝合分别提高了42.92%和65.03%,显着提高了复合材料的剩余压缩强度。此外,为探究开孔对层合板抗冲击性能和冲击后剩余强度的影响,制备了冲击中心至圆孔圆心距离L分别为5、10、15、20、25mm和无孔的实验样件,进行了落锤冲击实验、冲击后压缩实验和水浸超声C检测,并利用Abaqus有限元分析软件进行模拟,对比分析实验和模拟结果,发现在20J的冲击能量下,随着冲击点到孔圆心距离L的增大,冲击载荷峰值增大,位移峰值减小。当L=5mm时,其冲击载荷峰值比无孔层合板下降了12.0%;当L为5mm、10mm、15mm、20mm和25mm时,层合板的剩余压缩强度相比于无孔层合板分别降低了32.02%、23.85%、17.18%、11.32%和2.44%。
贾佳乐[2]（2021）在《碳纤维复合材料加筋板低速冲击及其剩余压缩性能研究》文中认为碳纤维复合材料具有比强度、比刚度高和可设计强等特点,被广泛应用于航空结构设计。轻量化和大尺度结构是航空飞行器结构设计发展趋势,复合材料加筋结构具有轴向承载能力高、强度大和刚度大等特点,受到航空、汽车和风电等行业重视。但复合材料的抗冲击性能较弱,冲击会使结构内部出现严重损伤,而低速冲击损伤具有隐秘性,在使用过程中低速冲击损伤会发生扩展,严重影响结构的承载能力。因此,研究低速冲击在复合材料加筋结构中造成的冲击损伤,以及含冲击损伤结构的剩余承载能力具有重要意义。本文针对碳纤维复合材料加筋板在实际应用中可能遭受的冲击位置,共设计三组冲击试验,分别冲击加筋结构的三个位置,通过目测法和超声C扫描系统检测试件的损伤形式和损伤大小,比较不同位置受到冲击后的损伤差异,并设计轴向压缩试验观察试件的破坏模式和检测试件的剩余压缩强度。使用有限元软件ABAQUS对复合材料加筋板进行冲击和冲击后压缩有限元模拟,研究复合材料加筋板受到冲击时的损伤形式与含冲击损伤的加筋板受到压缩时的损伤扩展过程。通过Vumat子程序接口引入基于应变的三维Hashin失效准则模拟加筋板中纤维和基体失效,使用内聚力模型模拟复合材料加筋板分层扩展。将模拟结果与实验结果对比,验证了有限元模型的有效性。结合试验和有限元模拟结果可知:冲击点下方无加强筋时,主要冲击损伤模式为纤维断裂和蒙皮内部分层,对结构承载能力影响较小;冲击点下方有加强筋支撑时,蒙皮中分层损伤面积较小,但加强筋与蒙皮脱粘严重,严重影响结构剩余承载能力,其中冲击点下方为纵向加强筋与横向加强筋交点时,加筋板的承载力下降了44.74%。
姜智通[3]（2020）在《碳纤维复合材料层合板冲击损伤表征方法研究》文中指出碳纤维复合材料因其具有比强度高,比刚度大,耐腐蚀,抗压耐高温及重量轻等优良复合材料的力学性能,广泛应用于高精尖的科研装备制造领域和其他机械制造行业。但是碳纤维复合材料在生产和服役的过程中,由于长期在恶劣的环境中运行,如承受外力冲击、疲劳、蠕变等各种环境因素,都可能对其产生严重和不可目视的内部力学损伤,使得碳纤维复合材料的整体力学性能和其使用寿命发生了急剧下降,严重影响了材料的使用性和其可靠性。因此发展对碳纤维复合材料内部损伤的机理和力学性能影响预测的有效技术以及检测和可靠性评价的方法至关重要。本文以T700型环氧树脂基碳纤维复合材料层合板为研究对象,对所选择的试件先后进行不同能量下的低速多次冲击实验及受冲击后试件的弯曲实验,实验过程采用声发射检测技术和非线性超声检测技术进行检测,并结合电镜扫描技术对冲击试验进行观察,分析环氧树脂基碳纤维复合材料冲击损伤过程中试件的非线性系数随冲击次数的变化趋势,进而确定碳纤维复合材料层合板多次低速冲击后非线性系数与冲击次数相关性;冲击实验完成后,对带有不同程度冲击损伤的试件进一步开展层合板弯曲实验,实验过程全程利用声发射技术进行监测,通过所建立的基于SVM支持向量机的模式识别方法对比分析各试件弯曲损伤过程声发射信号变化,综合碳纤维复合材料层合板试件多次低速冲击实验非线性系数及受冲试件声发射数据分析结果,获得多次低速冲击对环氧树脂基碳纤维复合材料层合板性能的影响。
方亚威[4]（2020）在《不同温度作用下碳纤维复合材料筋的静力和抗冲击性能研究》文中研究说明采用轻质高强、高耐久的碳纤维复合材料（Carbon-Fiber-Reinforced-Polymers,CFRP）筋替代传统钢筋和钢制拉索用于土木工程,可从根本上解决因钢材锈蚀而引起的结构耐久性不足问题,并满足结构轻量化的需求。但这种高性能材料具有显着的各向异性及温度敏感性,因此,在实际应用前应对CFRP筋的纵、横向力学性能及其温度效应进行深入研究。然而,目前国内外关于CFRP筋力学性能,尤其是考虑温度效应的筋材力学性能的研究尚不全面。鉴于此,本文在国家自然科学基金“CFRP拉索及其锚固系统抗冲击性能研究（51478177）”及国家重点研发计划项目课题“纤维增强复合材料新型结构应用关键技术集成与示范（2017YFC0703008）”的资助下,对CFRP筋静力、抗冲击性能及其温度效应展开了系统研究,为CFRP筋在实际工程中推广和应用提供了理论支撑。本文主要研究内容及成果如下:（1）不同温升历程后CFRP筋轴向拉伸性能试验研究。对经历常温（30°C）、100°C及200°C历程后CFRP筋-活性粉末混凝土（Reactive-Powder-Concrete,RPC）粘结型锚具锚固组装件进行了轴向拉伸试验,检验了该锚固系统的可靠性,测试了温升处理后CFRP筋的弹性模量、拉伸强度、断裂应变及应力-应变关系,明确了温升历程对CFRP筋拉伸性能及其锚固性能的影响,提出了CFRP筋轴拉性能随温升历程的退化函数;基于CFRP整束绞线及其组成单丝的轴向拉伸试验结果,确定了拉伸荷载作用下CFRP绞线内各单丝受力的不均匀性系数。（2）常温下CFRP筋横向静力性能试验研究。通过CFRP筋三点弯曲试验测定了筋材三点弯曲荷载作用下的破坏形态和力学性能;以预张比为试验参数对9组CFRP筋-RPC锚具组装件进行了拉弯耦合加载试验,验证了拉弯耦合作用下RPC粘结型锚固系统的可靠性,研究了预张比对CFRP筋纵、横向极限荷载、横向变形性能以及吸能能力的影响,明确了拉弯耦合作用下CFRP筋的力学性能,建立了拉弯耦合作用下CFRP筋的失效评判准则。（3）不同温度历程后CFRP筋横向静力性能试验研究。通过三点弯曲试验对经历100°C及200°C处理后CFRP筋的抗弯性能进行了试验研究,确定了温升历程对CFRP筋弯曲性能的影响规律;对经历常温（30°C）、100°C及200°C处理后的CFRP筋-RPC锚具组装件进行了拉弯耦合加载试验,明确了温度历程对CFRP筋横向静力性能的作用机理和影响规律,提出了CFRP筋横向静力响应的预测公式,并验证了温升历程后CFRP筋失效准则的适用性。（4）常温下CFRP筋横向抗冲击性能试验研究。基于Charpy摆锤冲击试验,对刚性防护和柔性防护下CFRP棒材筋和绞线筋的断裂韧性进行了评价,提出了CFRP筋抗冲击防护的合理构造形式;采用落锤冲击系统对4组不同预张比CFRP筋-RPC锚固组装件进行了横向低速冲击试验,对比了CFRP筋横向动、静力响应,确定了CFRP筋横向冲击荷载作用下的动态折减系数（Dynamic Reduction Factor,DRF）为0.85,并提出了CFRP筋横向冲击响应预测公式。（5）不同温度下CFRP筋横向抗冲击性能试验研究。针对桥梁缆索承载结构在服役期间遭受的温度作用及可能出现的车辆撞击问题,采用落锤冲击系统对-40～80°C温度下CFRP筋-RPC锚固组装件的横向抗冲击性能进行了试验研究,获得了CFRP筋冲击力、索力、横向位移及吸收能量的时程曲线,对不同温度下CFRP筋抗冲击承载能力和吸能能力进行了评价;基于试验结果获得了CFRP筋横向抗冲击性能的温度影响函数,提出了适用于不同温度下CFRP筋横向冲击响应的预测公式。（6）CFRP筋横向受力性能数值分析。基于ABAQUS有限元分析软件,采用Hashin复合材料失效判据,建立了CFRP筋横向静、动力荷载作用下的数值分析模型,并用试验结果对模型的可行性和有效性进行了验证。采用经验证的数值分析模型,对CFRP筋应力状态和损伤状态进行了全过程分析,明确了CFRP筋横向荷载作用下的损伤失效机理,确定了荷载作用位置、锤头形状以及冲击速度对CFRP筋横向静、动力性能的影响规律。
王鑫[5]（2020）在《非对称蜂窝夹芯结构抗冲击性能研究》文中进行了进一步梳理在现代战争中雷达隐身已经成为航空飞行器的重要指标。而在飞行器中蜂窝夹芯结构是作为减轻飞机重量的重要结构材料,同时蜂窝夹芯结构具有非常强的可设计性。为了使作为蒙皮材料的蜂窝夹芯结构具有电磁波吸收功能,需要对蜂窝夹芯结构进行结构隐身一体化设计,兼顾力学和吸波双重设计指标。上面板应具有电磁波透射/承载功能,下面板具有电磁波反射/承载功能,蜂窝芯子通过挂壁或填充功能材料使其具有电磁波吸收功能。由于这种电磁吸波功能的引入,造成了蜂窝夹芯板几何结构的非对称和材料体系的非对称,进而影响到蜂窝夹芯结构的力学性能。本论文重点研究非对称蜂窝夹芯板的抗冲击性能。由于复合材料在动态加载时,材料强度会随应变率的变化而变化。首先用Cowper Symonds模型拟合了复合材料的强度随应变率变化的规律。然后利用LS-DYNA建立了非对称蜂窝夹芯结构的有限元模型,将拟合的结果引入到有限元模型中。利用建立的有限元模型研究了非对称蜂窝夹芯板在不同低速冲击能量下的失效模式。仿真结果表明,在低能量范围内,主要为上面板基体拉伸失效,蜂窝芯子屈曲,芯子和面板脱粘,芯子变形范围只集中在冲击区域内。功能填充材料的引入会抑制面板的损伤,分层损伤减小了4.1%。同时功能材料密度较低,质量并没有明显的增加,保留了蜂窝夹芯结构轻质、高强的特点。研究了芯子高度、几何结构不对称和材料体系不对称对非对称蜂窝夹芯板抗冲击性能的影响。发现芯子高度在5-15mm范围内对接触力的响应影响较小,相比之下芯子为10mm时的非对称蜂窝夹芯板损伤面积较小。与冲头直接接触的上面板对接触力的响应影响较大,在相同质量下,上下面板厚度比从0.5到2变化时,基体的损伤面积减小。下面板厚度改变会影响结构的整体刚度,从而对接触力响应产生影响,但相比上面板影响效果较小。上面板的材料体系是影响冲击响应的重要因素,当面板厚度不变时,改变材料体系对抗冲击性能的影响较大。上面板为玻纤/环氧的抗冲击性能较好。开展了蜂窝夹芯板的低速落锤试验和冲击后剩余强度试验研究。利用落锤试验验证了有限元仿真模型的准确性。在相同质量下,非对称蜂窝夹芯板的压缩强度低于对称蜂窝夹芯板的压缩强度,约为对称蜂窝夹芯板强度的三分之二。在3.5J的能量冲击下,非对称蜂窝夹芯板的剩余强度降低了17.6%,而对称蜂窝夹芯板的剩余强度降低了39.5%。由此可见,非对称蜂窝夹芯板的抗冲击性能要优于对称蜂窝夹芯板。探究了非对称蜂窝夹芯板在高速侵彻情况下的响应。结果表明:非对称蜂窝夹芯板的弹道极限比对称蜂窝夹芯板降低了10.5%,非对称蜂窝夹芯板10%的能量由蜂窝芯子吸收,50%能量被碳纤/环氧吸收,40%能量被玻纤/环氧吸收。在相同质量下,非对称蜂窝夹芯板的抗侵彻能力相比于对称蜂窝夹芯板略有下降。研究了非对称蜂窝夹芯板的鸟撞问题。在115m/s的速度下,非对称蜂窝夹芯板会被击穿。上面板的损伤小,维持原有形貌的能力高于下面板,上面板抗冲击性能好;下面板的能量吸收多,对内部结构的保护能力大于上面板。
黄梅[6]（2020）在《纤维增强复合材料的冲击损伤识别研究》文中研究指明纤维增强复合材料FRP（Fibre reinforced polymer）具有比强度高、比模量大,可定制设计,耐腐蚀抗疲劳,热膨胀系数与混凝土相近,绝缘隔热等优点,被广泛用于航空航天,民用建筑,汽车船舶,桥梁结构,地下工程等。FRP层合板结构的层与层之间由树脂基体粘接,层合板界面的强度相对于纤维方向的强度较低,对冲击荷载较为敏感。FRP层合板结构在服役过程中遭遇低速冲击的情况下,层合板结构中容易产生以分层为主的损伤形式。分层损伤使FRP层合板的强度、刚度下降,可导致结构失稳破坏,存在极大的安全风险。因此有必要对复合材料的冲击损伤,尤其是能引起承载力下降的分层损伤进行早期识别。复合材料结构受冲击后发生损伤,结构刚度的下降会进一步导致结构动态响应如振动特性发生改变。因此通过损伤前后的振动特性变化有可能逆向推测损伤是否存在,甚至进一步识别损伤的位置、大小和形状。复合材料在服役过程中经常受到不同能量的冲击荷载,形成不同程度、不同类型的不规则损伤,因此复合材料的冲击损伤识别一直是领域内的研究重点和难点问题。目前对复合材料中的损伤,尤其是低速冲击下极易形成的分层损伤,识别的一般做法是将损伤等效为矩形,椭圆形（圆形）等相对理想的规则形状,且一般考虑为单一分层。然而,冲击损伤经常表现为在冲击损伤损伤区域位置的多个界面分层损伤,且损伤类型多样及损伤形状不规则。是否需要考察多重损伤而非单一损伤,不同的等效形状对损伤识别的效果是否有影响,是否存在某种等效形状对复杂的冲击损伤适用性较好等关键问题,目前尚未有针对性的相关研究。因此本课题将从复合材料的冲击损伤出发,首先研究冲击前后复合材料层合板的振动特性变化,然后基于冲击损伤前后的振动参数变化对冲击后形成的分层损伤进行识别,其中将重点研究不同等效形状对损伤识别的影响,并研究对冲击位置的重叠分层损伤的识别。本文首先利用有限元软件ANSYS建立了无损伤FRP层合板模型和含有分层损伤的FRP层合板,其中分层损伤形态分别模拟为矩形和椭圆形（圆形）,接着进一步建立了重叠分层损伤有限元模型。基于有限元模型分析了分层损伤的形状,位置,大小,数量和FRP板的边界约束条件等因素对含损伤FRP层合板振动特性的影响。然后,设计和制作了FRP层合板试件并进行了落锤冲击试验和模态测试试验。含损伤FRP层合板试件包括两种,分别是由落锤冲击试验形成的含不规则重叠多分层的FRP层合板,和将特氟龙薄膜嵌入FRP层合板人工模拟的规则椭圆形和矩形分层损伤层合板。含损伤FRP试件采用了超声相控阵检测技术核实了损伤的形态、位置和大小等。有限元模拟和试验结果均表明,FRP层合板在损伤发生后,振动频率出现较明显下降,为基于振动频率变化识别冲击损伤提供了基础和依据。之后,发展了支持向量机和遗传算法两种逆向识别算法,利用损伤发生前后的一系列频率变化量来反演损伤的位置、大小等信息。采用了有限元数值案例和实验试件的实测频率变化量检验两种逆向算法,结果表明,两种算法都取得了较好的识别效果,基于频率变化来识别FRP层合板中的损伤是可行的。其中在较小的数据库样本条件下,支持向量机比遗传算法的识别精度高;在数据样本数量较充分的情况下基于代理模型的遗传算法的效率高且精度高。经研究发现,不规则分层根据其包络线形态近似等效为矩形或椭圆形,对于损伤识别的精确度影响微小。此外,基于频率变化对重叠分层的识别也取得了较好的效果。
赵文理[7]（2020）在《碳纤维增强热塑性复合材料低速冲击数值模拟研究》文中进行了进一步梳理碳纤维增强热塑性复合材料（CFRTP）因具有可回收性,高抗冲击性,较高的减振特性、断裂韧性和后成形性等优点,在复合材料的性能持续提升、重量持续降低以及可持续发展等方面表现出巨大的应用潜力。复合材料结构在生产、使用乃至后续维修过程中都有被物体冲击产生损伤的风险,因此,开展CFRTP在低速冲击过程中的力学响应和损伤机理、能量的转化与吸收、冲击后剩余性能等方面完整且系统性研究,对于CFRTP工程应用及低速冲击损伤预测具有重要的研究意义和工程应用价值。据此,本文围绕CFRTP低速冲击性能研究,做了以下三方面的研究工作:（1）基于现有纤维增强复合材料损伤模型,构建了 CFRTP层合板的损伤模型,采用有限元模拟方法分别研究了冲击能量、冲头重量和冲击速度对CFRTP的力学响应、能量响应、冲击损伤和冲击后压缩强度的影响。研究结果表明,冲击能量增大,CFRTP层合板的损伤程度、损伤范围、冲击持续时间相应增大。在较低冲击能量下层合板主要以弹性变形的方式转化和吸收冲击能量,而在较高冲击能量下则主要以塑性变形和损伤的方式吸收冲击能量。CFRTP层合板的剩余压缩强度随着冲击能量的增加而不断降低,但下降幅度逐渐趋于缓和。在冲击能量不变的前提下,改变冲头重量与冲击速度只影响冲击过程的持续时间,对复合材料层合板结构冲击损伤特性几乎没有影响。（2）采用有限元模拟方法分别研究了铺层角度、45°子层数量与位置对CFRTP力学响应、能量响应、冲击损伤和冲击后压缩强度的影响。研究结果表明,在0°铺层中加入45°铺层能够增大CFRTP层合板的应力传递面积,有效降低损伤和塑性变形的程度,提高层合板的抗冲击性。随着45°子层数量的增加,CFRTP层合板的抗冲击性随之增加,但变化幅度有所降低。当45°子层数量为2对时,其抗冲击性变化不再明显。在保持45°子层数目不变,只改变其位置的情况下,[45/0/0/0]s具有较高的压缩强度保留率49.3%,即45°子层越靠近层合板中间平面,压缩强度保留率越低,抗冲击性越差。但即使是压缩强度保留率最低的[0/0/0/45]s层合板,其压缩强度保留率（43.0%）依然高于[0]8层合板的压缩强度保留率（39.0%）。（3）采用有限元模拟方法分别研究了面板性能、冲击能量、冲击次数对CFRTP蜂窝夹芯板的力学响应、能量响应、冲击损伤和冲击后压缩强度的影响。研究结果表明,以45°铺层CFRTP层合板为面板的蜂窝夹芯板的压缩强度保留率高达53.6%,并能够吸收超过80%的冲头动能,其中塑性变形吸能占比大于60%。与CFRTP层合板不同,当蜂窝夹芯板承受的冲击能量超过其弹性变形极限时,不仅表现为部分冲击能量在塑性变形、损伤的产生和演化、摩擦和体积阻尼中消散,而且呈现出蜂窝芯层阻碍面板回弹导致的部分弹性能量保留。相同冲击能量下,冲击次数越多,蜂窝夹芯板的损伤程度越高。相同的总冲击能量下,多次低能量冲击比单次高能量冲击的损伤程度小。在1J冲击能量下,与第一次加载的凹坑深度（0.94 mm）和剩余压缩强度保留率（68.1%）相比,第二次加载和第三次加载的凹坑深度分别提高了 0.46和0.78 mm,剩余压缩强度保留率分别降低了 9.3%和11.9%。
黄智[8]（2019）在《温度环境下层合板低速冲击及剩余强度与剩余寿命研究》文中认为随着航空工业的发展,先进复合材料在航空结构中的使用比例日益增大。复合材料整体性能优越,但抗冲击性较差,而在制造、使用和维护的过程中,复合材料层合板不可避免的会受到外物的冲击。当冲击能量较低时,除了层板表面可见损伤外,其内部也会产生多种形式的损伤,这些损伤无法直接观察,但会严重降低层板的强度,在受交变载荷作用时,这些损伤也会迅速扩展,从而降低层板的疲劳寿命。此外,航空部件经常在热环境下工作,在温度升高时,复合材料的力学性能普遍会有所降低,其抗冲击性能也会受到影响。因此,开展温度环境下复合材料层合板的冲击损伤及损伤后的剩余强度及剩余寿命研究是非常有必要的。本文的主要工作内容如下:（1）发展了一种考虑温度影响的的复合材料层合板冲击损伤及其剩余强度和剩余疲劳寿命的逐渐损伤分析模型和全程分析方法。本文首先发展并建立了考虑温度影响的层板低速冲击损伤分析方法,然后基于损伤等效理论,将低速冲击过程的最终损伤状态作为剩余强度分析和剩余寿命分析的初始损伤状态,建立了考虑温度影响的含低速冲击损伤层板的剩余强度和剩余疲劳寿命分析方法。（2）提出了一种高温夹板式一体化冲击方案与试验技术,温度的冷端补偿误差在±2℃以内,适用于考虑温度影响的复合材料落锤式冲击试验。（3）开展了温度环境下复合材料层板的低速冲击试验和含冲击损伤层板的剩余强度和剩余疲劳寿命试验。本文针对T300/QY8911-IV复合材料层板,分别在20℃、130℃、180℃温度下开展了不同能量的低速冲击试验,并对冲击后试件在相应温度下进行了静拉伸试验和不同应力水平下的疲劳试验,获得了层板低速冲击损伤投影面积、冲击后剩余强度和冲击后不同应力水平下的剩余疲劳寿命。（4）进行了模型有效性的检验并分析了层板的损伤扩展规律。通过对仿真预测结果和试验结果进行对比分析,验证了所发展的考虑温度影响的的复合材料层合板冲击损伤及其剩余强度和剩余疲劳寿命全程分析方法的有效性;结合试验和仿真分析,对温度和冲击能量对层板低速冲击损伤及剩余强度和剩余疲劳寿命的影响规律进行了分析,并通过数值仿真进一步分析了层板在不同加载过程的损伤扩展规律。
骆传龙[9]（2019）在《热塑性复合材料层合板低速冲击损伤试验研究与数值模拟》文中研究表明随着汽车产业的不断升级,汽车轻量化已成为其中非常重要的一环,使用轻质高强的纤维增强复合材料是实现汽车轻量化的主要方法之一。然而,在复合材料结构服役过程中常会遭受到意外的冲击载荷,比如道路上的碎石、冰雹以及在维护过程中的工具跌落等情况。由于复合材料结构对冲击损伤的敏感性,这些小能量的冲击载荷可能会造成复合材料结构基体开裂和层合板内部分层等损伤,进而导致复合材料结构的强度大幅下降。目前,对环境保护的要求日益严苛,对复合材料的选材也提出了更高的要求。为此,本文选择环境友好的玻璃纤维增强聚丙烯热塑性基体复合材料（GFRPP）,研究GFRPP层合板的低速冲击响应和压缩破坏机制,验证了本文提出的三维渐进损伤模型的有效性,建立了冲击后压缩模型并讨论了铺层方式对层合板剩余压缩强度的影响。本文首先进行了GFRPP层合板的低速冲击响应和压缩破坏机制的试验研究。制备了连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料层合板,按照相关标准测量了单层板的力学性能参数;同时,对准各向同性铺层的层合板进行了不同能量的落锤低速冲击试验和冲击后压缩试验,以揭示玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的冲击损伤响应以及冲击后压缩破坏机制。接着建立了GFRPP层合板低速冲击的三维渐进损伤数值分析模型。层内损伤准则选用基于应变的三维Hashin失效准则,选择基于断裂能释放率的刚度退化方式,引入单元特征长度,降低模型对于网格的依赖性;利用界面单元Cohesive单元模拟层间分层损伤,选用ABAQUS软件自带的二次应力失效判据,基于断裂韧性的双线性退化方式进行层合板的渐进损伤分析。然后,将实验结果与数值模拟结果进行对比,验证了模型的准确性和可靠性。最后,通过重启动分析和预定义场来模拟层合板冲击后压缩损伤行为,将冲击损伤的结果作为初始状态定义给未损伤的层合板有限元模型,修正边界条件,建立了复合材料层合板低速冲击及冲击后压缩的完整分析过程;通过与试验结果对比,验证了模型的可靠性;进一步应用该模型研究了层合板的结构参数如层间夹角、铺层顺序和连续铺层对层合板剩余压缩强度的影响。结果发现,层间夹角过大不利于层合板的损伤容限,0°铺层靠近中性层可提高层合板的损伤容限,连续铺层不利于复合材料层合板的损伤容限。
王柱成[10]（2019）在《考虑温度影响的2.5维编织复合材料冲击与剩余强度研究》文中研究说明随着复合材料成型技术的发展,2.5维编织复合材料在航空、航天等领域的应用日益增多。2.5维编织复合材料在制造和使用时,经常会受到各种低速冲击,这种冲击损伤虽然不能直接观察到,但是对2.5维编织复合材料的强度有很大的影响。由于温度对树脂基复合材料力学性能的影响很大,所以复合材料在不同温度下受到冲击,其力学性能的降低程度也不同。因此,对考虑温度影响的2.5维编织复合材料冲击与剩余强度进行研究具有重要的理论意义和工程价值。本文的主要研究内容如下:1、建立考虑温度影响的2.5维编织复合材料冲击与剩余强度的逐渐损伤全程分析方法。本文针对T300/QY8911的2.5维编织复合材料低速冲击问题建立了考虑温度影响的低速冲击分析模型和分析方法。将2.5维编织复合材料在冲击载荷作用下的损伤结果作为温度环境下剩余强度预测的初始状态,结合逐渐累积损伤分析理论建立了考虑温度影响的2.5维编织复合材料低速冲击后的剩余强度分析模型和分析方法。2、以2.5维编织复合材料为研究对象,开展了低速冲击试验研究。针对2.5维复合材料低速冲击问题,完成2.5维编织复合材料低速冲击试验件图纸、试验方案设计以及试验件的加工。在20℃/140℃/180℃的三种温度环境下,对2.5维复合材料进行了3J/5J/7J三种冲击能量的低速冲击试验,将冲击试验结果与数值仿真结果进行对比分析。3、以冲击后的2.5维编织复合材料为研究对象,开展2.5维复合材料冲击后拉伸剩余强度的试验研究。基于2.5维复合材料试验件低速冲击试验结果,进行低速冲击后拉伸剩余强度试验,获得了各种工况下的载荷位移曲线,将试验获得的数据与仿真结果进行对比验证。4、采用本文的分析方法,获得了冲击能量、温度对2.5维编织复合材料冲击与冲击后的拉伸剩余强度的影响规律。试验和仿真结果表明,同一温度下,2.5维编织复合材料的冲击损伤面积随着冲击能量增加而增加,拉伸剩余强度随着冲击能量增加而减小。同一种冲击能量下,2.5维编织复合材料的损伤面积随着温度的增加而增加,拉伸剩余强度随着温度增加而减小。冲击能量和温度相同时,2.5维编织复合材料的冲击后经向拉伸剩余强度高于纬向拉伸剩余强度。
二、小尺寸试件层合板低速冲击后的剩余压缩强度（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、小尺寸试件层合板低速冲击后的剩余压缩强度（论文提纲范文）
（1）缝合泡沬夹芯复合材料低速冲击及冲击后压缩性能理论与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 复合材料层合板低速冲击研究进展 |
| 1.3 复合材料层合板冲击后压缩研究进展 |
| 1.4 带孔层合板研究进展 |
| 1.5 缝合泡沫夹芯结构的研究进展 |
| 1.6 泡沫夹芯结构复合材料低速冲击及冲击后压缩数值模拟研究进展 |
| 1.7 缝合泡沫夹芯结构复合材料低速冲击及冲击后压缩数值模拟研究进展 |
| 1.8 课题来源及本文的研究内容 |
| 第二章 缝合泡沫夹芯结构复合材料低速冲击性能分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 缝合泡沫夹芯复合材料低速冲击实验 |
| 2.2.1 试样制备 |
| 2.2.2 冲击性能测试 |
| 2.2.3 超声C检测 |
| 2.3 缝合泡沫夹芯复合结构的有限元模型 |
| 2.3.1 碳纤维增强环氧树脂基复合材料面板有限元模型 |
| 2.3.2 泡沫夹芯有限元模型 |
| 2.3.3 缝线有限元模型 |
| 2.3.4 内聚力模型 |
| 2.3.5 低速冲击模型整体结构及边界条件 |
| 2.4 缝合泡沫夹芯复合材料有限元模拟与实验结果对比分析 |
| 2.4.1 冲击载荷-时间响应曲线 |
| 2.4.2 超声C检测结果与纤维面板分层模拟结果对比分析 |
| 2.4.3 泡沫夹芯等效塑性变形 |
| 2.4.4 缝线树脂柱位移变形 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 缝合泡沫夹芯结构复合材料冲击后压缩性能分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 缝合泡沫夹芯复合材料冲击后压缩实验 |
| 3.2.1 试样制备 |
| 3.2.2 冲击后压缩实验 |
| 3.3 缝合泡沫夹芯复合结构冲击后压缩的有限元模型 |
| 3.3.1 碳纤维增强环氧树脂基复合材料面板有限元模型 |
| 3.3.2 压缩实验模型整体结构及边界条件 |
| 3.4 缝合泡沫夹芯复合材料冲击后压缩的实验与模拟结果分析 |
| 3.4.1 冲击后压缩载荷-位移曲线 |
| 3.4.2 纤维面板损伤 |
| 3.4.3 纤维面板分层损伤 |
| 3.4.4 泡沫夹芯等效塑性变形 |
| 3.4.5 缝线树脂柱位移变形 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 带孔碳纤维增强复合材料层合板低速冲击及冲击后压缩性能研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 带孔碳纤维增强复合材料层合板低速冲击及冲击后压缩实验 |
| 4.2.1 试样制备 |
| 4.2.2 低速冲击实验 |
| 4.2.3 无损检测 |
| 4.2.4 冲击后压缩实验 |
| 4.2.5 低速冲击有限元模型 |
| 4.3 带孔碳纤维增强复合材料层合板实验与模拟结果分析 |
| 4.3.1 冲击表面可见损伤 |
| 4.3.2 冲击响应曲线分析 |
| 4.3.3 超声C检测结果分析 |
| 4.3.4 冲击后压缩结果分析 |
| 4.3.5 数值模拟结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（2）碳纤维复合材料加筋板低速冲击及其剩余压缩性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 复合材料低速冲击及冲击后压缩研究现状 |
| 1.2.1 复合材料低速冲击研究现状 |
| 1.2.2 复合材料冲击后压缩研究现状 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第2章 复合材料加筋板低速冲击及冲击后压缩试验性能分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验材料及设备 |
| 2.2.1 复合材料加筋板设计思路 |
| 2.2.2 试验设备 |
| 2.3 试验方法 |
| 2.3.1 复合材料超声C扫描检测方法 |
| 2.3.2 复合材料冲击试验方法 |
| 2.3.3 复合材料加筋板压缩试验方法 |
| 2.4 碳纤维复合材料加筋板冲击试验结果分析 |
| 2.4.1 试件冲击过程分析 |
| 2.4.2 试件面外损伤分析 |
| 2.4.3 试件内部检测结果及分析 |
| 2.5 碳纤维复合材料加筋板压缩试验结果分析 |
| 2.5.1 剩余压缩强度及破坏形态分析 |
| 2.5.2 应变分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 加筋板低速冲击性能有限元分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 失效准则 |
| 3.3 层间损伤模型 |
| 3.4 复合材料加筋板低速冲击模拟分析 |
| 3.4.1 复合材料加筋板低速冲击模型信息 |
| 3.4.2 复合材料加筋板低速冲击模拟结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 加筋板冲击后压缩性能有限元分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 复合材料加筋板冲击后压缩模拟分析 |
| 4.2.1 有限元模型 |
| 4.2.2 数值模拟结果分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（3）碳纤维复合材料层合板冲击损伤表征方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点摘要 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的背景及意义 |
| 1.2 碳纤维复合材料冲击损伤研究现状 |
| 1.3 碳纤维复合材料冲击损伤检测方法 |
| 1.4 碳纤维复合材料冲击损伤的数值模拟 |
| 1.5 声发射无损检测技术 |
| 1.5.1 声发射技术简介 |
| 1.5.2 复合材料声发射检测技术的研究现状 |
| 1.6 非线性超声无损检测技术 |
| 1.6.1 非线性超声技术简介 |
| 1.6.2 非线性超声检测技术国内外研究现状 |
| 1.7 本文主要研究内容 |
| 第二章 复合材料层合结构冲击损伤分析的力学模型 |
| 2.1 纤维增强树脂基复合材料层合板的结构特征 |
| 2.1.1 纤维增强树脂基复合材料的制造工艺 |
| 2.1.2 纤维增强树脂基复合材料层合板的描述规则 |
| 2.2 CFRP复合材料宏观力学损伤分析 |
| 2.2.1 单层复合材料力学基础 |
| 2.2.2 复合材料层合板失效形式 |
| 2.3 冲击作用下纤维增强树脂基复合材料层合结构的损伤模式 |
| 2.3.1 层合板面内累积损伤模型 |
| 2.3.2 层合板层间累积损伤模型 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 T700碳纤维复合材料层合板低速冲击损伤过程的有限元模拟 |
| 3.1 有限元模型的建立 |
| 3.1.1 创建部件 |
| 3.1.2 材料性能的定义和铺层方式 |
| 3.2 有限元参数的设定 |
| 3.2.1 装配、分析步的确定 |
| 3.2.2 约束和加载 |
| 3.2.3 网格的划分 |
| 3.3 数值模拟结果分析 |
| 3.3.1 基体开裂损伤分析 |
| 3.3.2 界面分层损伤分析 |
| 3.3.3 纤维断裂损伤分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 碳纤维复合材料层合板低速冲击损伤声学特性实验研究 |
| 4.1 碳纤维复合材料低速冲击试验系统 |
| 4.1.1 冲击平台及试件 |
| 4.1.2 非线性超声测试系统 |
| 4.1.3 扫描电镜 |
| 4.1.4 实验过程 |
| 4.2 碳纤维复合材料层合板宏观损伤分析 |
| 4.3 碳纤维复合材料层合板细观损伤分析 |
| 4.3.1 非线性超声声学特性分析 |
| 4.3.2 扫描电镜分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 碳纤维复合材料层合板冲击后弯曲损伤声学特性实验研究 |
| 5.1 碳纤维复合材料层合板弯曲试验系统 |
| 5.2 实验过程 |
| 5.3 碳纤维复合材料面内弯曲损伤宏观特征 |
| 5.4 层合板多次冲击后弯曲实验声发射信号分析 |
| 5.5 弯曲实验结果对比分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 碳纤维复合材料板弯曲损伤声发射信号模式识别 |
| 6.1 弯曲损伤模式识别理论基础 |
| 6.1.1 EMD分解原理 |
| 6.1.2 快速傅里叶变换原理 |
| 6.1.3 主成分分析基本原理 |
| 6.1.4 支持向量机原理 |
| 6.2 EMD-PCA-SVM分析 |
| 6.2.1 EMD分解 |
| 6.2.2 分解信号FFT变换及特征频率提取 |
| 6.2.3 特征频率集降维与损伤模式识别 |
| 6.3 模式识别结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所获成果及荣誉 |
| 致谢 |
（4）不同温度作用下碳纤维复合材料筋的静力和抗冲击性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 CFRP材料性能及应用 |
| 1.2.1 CFRP材料构成及特点 |
| 1.2.2 CFRP筋材及其主要工程应用 |
| 1.3 轴向拉伸及横向力学性能研究现状 |
| 1.3.1 不同温度作用下轴向拉伸性能 |
| 1.3.2 不同温度作用下横向静力性能 |
| 1.3.3 不同温度作用下横向抗冲击性能 |
| 1.3.4 复合材料失效准则 |
| 1.4 本文研究目的、意义及内容 |
| 1.4.1 研究目的和意义 |
| 1.4.2 主要研究内容 |
| 第2章 不同温升历程后CFRP筋的轴向拉伸性能 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验概况 |
| 2.2.1 试验材料 |
| 2.2.2 试件设计及制作 |
| 2.2.3 试验装置及方法 |
| 2.3 试验结果与分析 |
| 2.3.1 破坏形态 |
| 2.3.2 主要结果 |
| 2.3.3 CFRP绞线筋丝间的应力分布 |
| 2.4 经历温升历程后的性能指标 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 常温下CFRP筋的横向静力性能 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 三点弯曲试验 |
| 3.2.1 试件设计 |
| 3.2.2 试验装置及方法 |
| 3.2.3 试验结果与分析 |
| 3.3 拉弯耦合加载试验 |
| 3.3.1 试件设计 |
| 3.3.2 试验装置及方法 |
| 3.3.3 试验结果与分析 |
| 3.4 拉弯耦合作用下失效准则 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 不同温度历程后CFRP筋的横向静力性能 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 温升历程后三点弯曲试验 |
| 4.2.1 试件设计 |
| 4.2.2 试验装置及方法 |
| 4.2.3 试验结果 |
| 4.3 温升历程后拉弯耦合加载试验 |
| 4.3.1 试件设计 |
| 4.3.2 试验装置及方法 |
| 4.3.3 试验结果与分析 |
| 4.4 理论分析模型及失效准则 |
| 4.4.1 理论分析模型 |
| 4.4.2 失效准则 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 常温下CFRP筋的横向抗冲击性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Charpy摆锤冲击试验 |
| 5.2.1 试验概况 |
| 5.2.2 CFRP棒材筋试验结果与分析 |
| 5.2.3 CFCC绞线筋试验结果与分析 |
| 5.3 横向落锤冲击试验 |
| 5.3.1 试验概况 |
| 5.3.2 试验结果与分析 |
| 5.3.4 CFRP单丝及整束筋抗冲击性能 |
| 5.3.5 动态折减系数 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 不同温度下CFRP筋的横向抗冲击性能 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 试验概况 |
| 6.2.1 试件设计 |
| 6.2.2 试验装置及方法 |
| 6.3 试验结果与分析 |
| 6.3.1 破坏形态 |
| 6.3.2 冲击力时程 |
| 6.3.3 冲击力位移关系 |
| 6.3.4 纵向索力时程 |
| 6.3.5 吸能能力 |
| 6.4 温度效应函数 |
| 6.4.1 温度效应评价 |
| 6.4.2 冲击响应预测 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 CFRP筋横向受力性能数值分析 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 复合材料本构与失效准则 |
| 7.2.1 复合材料本构模型 |
| 7.2.2 复合材料失效判据 |
| 7.3 CFRP筋横向静力性能有限元分析 |
| 7.3.1 ABAQUS复合材料失效准则及材料退化方案 |
| 7.3.2 模型建立 |
| 7.3.4 模型验证 |
| 7.3.5 参数分析 |
| 7.4 CFRP筋横向抗冲击性能有限元分析 |
| 7.4.1 模型建立 |
| 7.4.2 模型验证 |
| 7.4.3 参数分析 |
| 7.5 本章小结 |
| 结论与建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读博士学位期间参加的科研项目和发表的学术论文 |
（5）非对称蜂窝夹芯结构抗冲击性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究意义与背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 夹芯结构理论研究进展 |
| 1.2.2 夹芯结构数值分析研究进展 |
| 1.2.3 夹芯结构实验研究进展 |
| 1.2.4 复合材料的应变率效应 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 非对称蜂窝夹芯结构相关理论研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 非对称蜂窝夹芯结构损伤模型 |
| 2.2.1 层内损伤模型 |
| 2.2.2 层间损伤模型 |
| 2.2.3 面板和芯子的界面损伤 |
| 2.3 复合材料的应变率效应 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 非对称蜂窝夹芯结构冲击损伤仿真分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 有限元模型的建立 |
| 3.3 不同能量下低速冲击的损伤与响应 |
| 3.4 功能填充材料对非对称蜂窝夹芯结构的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 非对称蜂窝夹芯结构低速冲击参数分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 芯子高度对冲击响应的影响 |
| 4.3 几何结构非对称对冲击响应的影响 |
| 4.4 材料体系非对称对冲击响应的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 非对称蜂窝夹芯结构落锤和剩余强度试验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 低速冲击试验 |
| 5.2.1 试验标准及试验装置 |
| 5.2.2 试件制备 |
| 5.2.3 试验结果 |
| 5.3 冲击后剩余强度试验 |
| 5.3.1 试验标准和仪器 |
| 5.3.2 试验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 非对称蜂窝夹芯结构高速侵彻和鸟撞模拟 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 非对称蜂窝夹芯结构高速侵彻数值模拟 |
| 6.2.1 算例验证 |
| 6.2.2 仿真结果 |
| 6.3 非对称蜂窝夹芯结构鸟撞分析 |
| 6.3.1 鸟体模型建立 |
| 6.3.2 仿真结果 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）纤维增强复合材料的冲击损伤识别研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 复合材料冲击损伤和分层损伤识别的研究 |
| 1.2.1 复合材料冲击行为的研究现状 |
| 1.2.2 复合材料分层损伤的研究现状 |
| 1.3 本文研究工作的主要内容 |
| 1.4 创新之处 |
| 第二章 FRP层合板有限元模型 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 无损伤FRP层合板的有限元模型 |
| 2.3 含单矩形分层的FRP层合板有限元模型 |
| 2.4 含单椭圆分层的FRP层合板有限元模型 |
| 2.4.1 含单椭圆分层FRP层合板建模方法之一 |
| 2.4.2 含单椭圆分层 FRP 层合板建模方法之二 |
| 2.4.3 两种方法构建模型的验证与比较 |
| 2.5 重叠椭圆分层有限元模型的建立并验证 |
| 2.6 损伤识别的正向问题 |
| 2.6.1 损伤参数对FRP层合板模态频率的影响 |
| 2.6.2 约束方式对FRP层合板的模态频率影响 |
| 2.6.3 分层数量对FRP层合板振动频率的影响 |
| 2.6.4 等面积分层损伤的不同形态对振动频率的影响 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 FRP层合板的试验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试件设计和制作 |
| 3.3 落锤冲击试验 |
| 3.3.1 冲击试验装置 |
| 3.3.2 落锤冲击试验 |
| 3.4 超声波无损检测 |
| 3.4.1 超声波探测仪检测 |
| 3.4.2 超声相控阵检测技术 |
| 3.5 模态试验 |
| 3.5.1 落锤冲击试验前的模态试验 |
| 3.5.2 落锤冲击试验后的模态试验 |
| 3.6 试验数据分析与处理 |
| 3.6.1 模型修正 |
| 3.6.2 最小包络法 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 损伤识别算法与数值验证 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 支持向量机 |
| 4.2.1 支持向量机理论基础 |
| 4.2.2 支持向量机概述 |
| 4.2.3 支持向量机分类 |
| 4.2.4 支持向量机回归理论 |
| 4.2.5 基于支持向量机的损伤识别 |
| 4.3 遗传算法 |
| 4.3.1 遗传算法概述 |
| 4.3.2 带精英策略的非支配排序遗传算法 |
| 4.3.3 基于有代理模型遗传算法的损伤识别 |
| 4.4 重叠分层损伤的识别 |
| 4.5 两种算法预测结果对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 试验验证 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 SAGA层合板案例的分层损伤识别 |
| 5.2.1 单分层损伤识别 |
| 5.2.2 冲击损伤识别 |
| 5.3 SVM层合板案例的分层损伤识别 |
| 5.3.1 单分层损伤识别 |
| 5.3.2 冲击损伤识别 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究工作总结 |
| 6.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 数值模型与文献对比验证 |
| 附录B FRP层合板的模态频率实测值 |
（7）碳纤维增强热塑性复合材料低速冲击数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP) |
| 1.2 CFRTP低速冲击研究进展 |
| 1.2.1 CFRTP低速冲击行为 |
| 1.2.2 CFRTP低速冲击数值模拟 |
| 1.3 主要研究内容及意义 |
| 1.3.1 目前研究存在问题及研究意义 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 第二章 CFRTP损伤模型构建 |
| 2.1 CFRTP损伤模型 |
| 2.1.1 面内损伤模型 |
| 2.1.2 层间损伤模型 |
| 2.2 VUMAT编写及模型可靠性验证 |
| 2.2.1 VUMAT编写 |
| 2.2.2 模型可靠性验证 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 冲击能量对CFRTP层合板低速冲击影响研究 |
| 3.1 低速冲击有限元模型建立及典型低速冲击损伤分析 |
| 3.1.1 低速冲击有限元模型建立 |
| 3.1.2 典型低速冲击损伤分析 |
| 3.2 冲击能量对CFRTP低速冲击影响 |
| 3.2.1 低速冲击力学响应分析 |
| 3.2.2 低速冲击能量响应分析 |
| 3.2.3 低速冲击损伤分析 |
| 3.2.4 冲击后压缩结果分析 |
| 3.3 冲头重量和冲击速度对CFRTP低速冲击影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 铺层结构对CFRTP层合板低速冲击影响研究 |
| 4.1 铺层角度对CFRTP低速冲击影响 |
| 4.1.1 低速冲击力学响应分析 |
| 4.1.2 低速冲击能量响应分析 |
| 4.1.3 低速冲击损伤分析 |
| 4.1.4 冲击后压缩结果分析 |
| 4.2 45°子层数量与位置对CFRTP低速冲击影响 |
| 4.2.1 45°子层数量对CFRTP低速冲击影响 |
| 4.2.2 45°子层位置对CFRTP低速冲击影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 CFRTP蜂窝夹芯板低速冲击影响因素研究 |
| 5.1 低速冲击有限元模型建立及典型低速冲击损伤分析 |
| 5.1.1 低速冲击有限元模型建立 |
| 5.1.2 典型低速冲击损伤分析 |
| 5.2 CFRTP蜂窝夹芯板低速冲击影响因素 |
| 5.2.1 面板性能对CFRTP低速冲击影响 |
| 5.2.2 冲击能量对CFRTP低速冲击影响 |
| 5.2.3 冲击次数对CFRTP低速冲击影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间参与的科研项目 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（8）温度环境下层合板低速冲击及剩余强度与剩余寿命研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景、目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 复合材料层板低速冲击损伤研究现状 |
| 1.2.2 复合材料层合板低速冲击后剩余强度研究 |
| 1.2.3 复合材料层合板低速冲击后剩余寿命研究 |
| 1.3 目前存在的问题 |
| 1.4 本文研究目标与内容 |
| 第二章 温度环境下层合板低速冲击试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 复合材料层板低速冲击试验标准 |
| 2.3 复合材料层板低速冲击试验件 |
| 2.3.1 试验件材料参数 |
| 2.3.2 试验件尺寸 |
| 2.3.3 试验件安排 |
| 2.4 复合材料层板低速冲击试验装置 |
| 2.4.1 冲击试验设备 |
| 2.4.2 试验夹具 |
| 2.4.3 考虑温度影响的冲击试验方案及其试验技术 |
| 2.5 试验结果及分析 |
| 2.5.1 目视检测和C扫无损检测结果 |
| 2.5.2 冲击能量对冲击损伤影响分析 |
| 2.5.3 温度对冲击损伤影响分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 温度环境下层合板剩余强度和剩余寿命试验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验件预处理 |
| 3.3 试验设备和方法 |
| 3.3.1 试验设备 |
| 3.3.2 试验方法 |
| 3.4 剩余强度试验结果及分析 |
| 3.4.1 剩余强度试验结果 |
| 3.4.2 冲击能量对剩余强度影响分析 |
| 3.4.3 温度对剩余强度影响分析 |
| 3.5 剩余寿命试验结果及分析 |
| 3.5.1 拉-拉疲劳试验结果 |
| 3.5.2 冲击能量对剩余寿命影响分析 |
| 3.5.3 温度对剩余寿命影响分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 温度环境下层板冲击损伤及剩余强度和剩余寿命分析方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 考虑温度影响的单层板本构关系 |
| 4.3 温度环境下低速冲击损伤分析 |
| 4.3.1 低速冲击过程应力分析 |
| 4.3.2 低速冲击过程失效判定 |
| 4.3.3 冲击损伤失效材料性能退化 |
| 4.4 温度环境下剩余强度分析 |
| 4.4.1 静载失效判定 |
| 4.4.2 静载失效材料性能退化 |
| 4.5 温度环境下剩余寿命分析 |
| 4.5.1 疲劳性能渐降模型 |
| 4.5.2 疲劳损伤判定 |
| 4.5.3 疲劳失效材料性能退化 |
| 4.6 温度环境下逐渐累积损伤全程分析程序设计 |
| 4.6.1 低速冲击及剩余强度全程分析 |
| 4.6.2 低速冲击及剩余寿命全程分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 温度环境下层板低速冲击及剩余强度和剩余寿命预测分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单向板性能参数的获取 |
| 5.2.1 单向板拉伸力学性能参数 |
| 5.2.2 等寿命模型 |
| 5.2.3 剩余刚度渐降模型 |
| 5.2.4 剩余强度渐降模型 |
| 5.3 理论预测与试验结果对比 |
| 5.3.1 有限元模型 |
| 5.3.2 冲击损伤面积预测结果和试验结果对比 |
| 5.3.3 剩余强度预测结果和试验结果对比 |
| 5.3.4 剩余寿命预测结果和试验结果对比 |
| 5.4 层板损伤扩展规律理论分析 |
| 5.4.1 低速冲击损伤扩展规律理论分析 |
| 5.4.2 含初始冲击损伤层板静载作用下损伤规律理论分析 |
| 5.4.3 含初始冲击损伤层板疲劳载荷作用下损伤规律理论分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表的学术论文 |
| 附录1 试验件厚度和宽度具体尺寸 |
| 附录2 冲击损伤、剩余强度和剩余疲劳寿命试验结果 |
| 附录3 不同温度下材料力学性能模型公式 |
（9）热塑性复合材料层合板低速冲击损伤试验研究与数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 纤维增强热塑性复合材料 |
| 1.1.2 复合材料冲击损伤特性 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 低速冲击损伤试验研究 |
| 1.2.2 低速冲击损伤的数值仿真分析研究 |
| 1.2.3 冲击后剩余压缩强度研究 |
| 1.3 研究目的和研究内容 |
| 1.3.1 研究目的 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 第2章 层合板低速冲击损伤力学模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 层合板宏观力学本构关系 |
| 2.2.1 层合板应力应变关系 |
| 2.2.2 含损伤复合材料层合板的刚度分析 |
| 2.3 层合板冲击损伤失效准则及刚度退化方式 |
| 2.3.1 层内损伤失效准则 |
| 2.3.2 层内刚度退化方式 |
| 2.3.3 层间分层损伤及损伤扩展 |
| 2.4 有限元计算方法及冲击损伤分析流程 |
| 2.4.1 动力学显式积分法 |
| 2.4.2 冲击损伤分析流程 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 层合板低速冲击试验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 GFRPP层合板的制备 |
| 3.3 基础力学性能测试 |
| 3.3.1 拉伸性能 |
| 3.3.2 压缩性能 |
| 3.3.3 ±45°剪切性能 |
| 3.3.4 层间断裂韧性 |
| 3.4 低速冲击试验 |
| 3.5 冲击试验结果 |
| 3.5.1 层合板损伤情况 |
| 3.5.2 试验结果及讨论 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 层合板低速冲击损伤数值模拟 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 低速冲击有限元模型 |
| 4.2.1 几何模型及材料属性 |
| 4.2.2 定义接触 |
| 4.2.3 定义边界条件及载荷 |
| 4.3 模拟结果与试验结果对比 |
| 4.4 基于数值模拟的层合板低速冲击损伤分析 |
| 4.4.1 低速冲击过程 |
| 4.4.2 冲击损伤模式 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 层合板冲击后剩余压缩强度研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 冲击后剩余压缩试验及结果分析 |
| 5.2.1 冲击后压缩试验 |
| 5.2.2 结果分析 |
| 5.3 冲击后剩余压缩数值模拟 |
| 5.4 铺层方式对层合板剩余压缩强度的影响 |
| 5.4.1 层间夹角对层合板剩余压缩强度的影响 |
| 5.4.2 铺层顺序对层合板剩余压缩强度的影响 |
| 5.4.3 连续铺层对层合板剩余压缩强度的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间获得与学位相关的科研成果 |
（10）考虑温度影响的2.5维编织复合材料冲击与剩余强度研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景、目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 2.5维编织复合材料织造工艺与成型工艺 |
| 1.2.2 温度环境下2.5维编织复合材料静力学性能研究 |
| 1.2.3 低速冲击损伤研究 |
| 1.3 逐渐累积损伤分析方法 |
| 1.4 目前存在的主要问题 |
| 1.5 本文的主要研究目标与内容 |
| 第二章 温度环境下2.5维编织复合材料低速冲击试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验件材料组分选材、制备成型及试验件编号 |
| 2.2.1 材料组分选材 |
| 2.2.2 试验件制备 |
| 2.2.3 试验件编号 |
| 2.2.4 试验件设计及数量 |
| 2.3 试验设备及装夹具 |
| 2.3.1 冲击试验设备 |
| 2.3.2 加热装置与冲击试验件装夹 |
| 2.3.3 冲击损伤检测装置 |
| 2.4 冲击试验结果及分析 |
| 2.4.1 冲击能量对低速冲击损伤的影响 |
| 2.4.2 温度对低速冲击损伤的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 温度环境下2.5维编织复合材料拉伸剩余强度试验研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 温度环境下经向拉伸剩余强度试验与结果分析 |
| 3.2.1 20℃下2.5维编织复合材料的经向拉伸剩余强度试验与结果分析 |
| 3.2.2 140℃下2.5维编织复合材料的经向拉伸剩余强度试验与结果分析 |
| 3.2.3 180℃下2.5维编织复合材料的经向拉伸剩余强度试验与结果分析 |
| 3.3.4 20℃、140℃和180℃环境下经向拉伸剩余强度对比 |
| 3.3 温度环境下纬向拉伸剩余强度试验与结果分析 |
| 3.3.1 20℃下2.5维编织复合材料的纬向拉伸剩余强度试验与结果分析 |
| 3.3.2 140℃下2.5维编织复合材料的纬向拉伸剩余强度试验与结果分析 |
| 3.3.3 180℃下2.5维编织复合材料的纬向拉伸剩余强度试验与结果分析 |
| 3.3.4 20℃、140℃和180℃环境下纬向拉伸剩余强度对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 考虑温度影响的2.5维编织复合材料冲击及剩余强度分析方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 2.5维编织复合材料单胞等效刚度模型 |
| 4.2.1 单胞周期性边界条件 |
| 4.2.2 单胞等效应力获取 |
| 4.2.3 单胞刚度预测模型的求解 |
| 4.3 考虑温度环境下的冲击损伤分析方法 |
| 4.3.1 应力-应变分析 |
| 4.3.2 冲击损伤失效判定 |
| 4.3.3 冲击损伤材料参数退化方式 |
| 4.4 冲击后温度环境下的剩余强度分析方法 |
| 4.4.1 单层板的热应力-应变关系 |
| 4.4.2 考虑温度影响的静载过程应力分析 |
| 4.4.3 静载作用下的失效判定准则 |
| 4.4.4 静载作用下的材料参数退化方式 |
| 4.5 逐渐累积损伤程序设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 温度环境下2.5维编织复合材料冲击损伤与剩余强度分析方法的试验验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 2.5维编织复合材料冲击损伤分析 |
| 5.2.1 等效层合板材料性能参数 |
| 5.2.2 冲击有限元模型 |
| 5.2.3 冲击损伤分析与试验验证 |
| 5.3 2.5维编织复合材料冲击后剩余强度分析与试验验证 |
| 5.3.1 2.5维编织复合材料静拉伸有限元模型 |
| 5.3.2 2.5维编织复合材料冲击后拉伸剩余强度预测分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文研究工作总结 |
| 6.2 今后工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 试验件冲击损伤扫描结果 |
四、小尺寸试件层合板低速冲击后的剩余压缩强度（论文参考文献）
- [1]缝合泡沬夹芯复合材料低速冲击及冲击后压缩性能理论与实验研究[D]. 何沛夕. 南昌大学, 2021
- [2]碳纤维复合材料加筋板低速冲击及其剩余压缩性能研究[D]. 贾佳乐. 哈尔滨理工大学, 2021(09)
- [3]碳纤维复合材料层合板冲击损伤表征方法研究[D]. 姜智通. 东北石油大学, 2020(03)
- [4]不同温度作用下碳纤维复合材料筋的静力和抗冲击性能研究[D]. 方亚威. 湖南大学, 2020
- [5]非对称蜂窝夹芯结构抗冲击性能研究[D]. 王鑫. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [6]纤维增强复合材料的冲击损伤识别研究[D]. 黄梅. 广州大学, 2020(02)
- [7]碳纤维增强热塑性复合材料低速冲击数值模拟研究[D]. 赵文理. 山东大学, 2020(11)
- [8]温度环境下层合板低速冲击及剩余强度与剩余寿命研究[D]. 黄智. 南京航空航天大学, 2019(02)
- [9]热塑性复合材料层合板低速冲击损伤试验研究与数值模拟[D]. 骆传龙. 武汉理工大学, 2019(07)
- [10]考虑温度影响的2.5维编织复合材料冲击与剩余强度研究[D]. 王柱成. 南京航空航天大学, 2019(02)