复合材料层合板单搭接缝合接头微区实验研究和数值分析

【摘要】： 本文的主要工作是对复合材料层合板单搭接缝合接头试件做实验研究和数值分析。在实验部分,首先对数字图像相关方法的位移测量精度做了进一步的研究,然后利用数字图像相关方法测量了复合材料层合板单搭接缝合接头试件微区内的应变场。在数值分析部分应用有限元方法分析了缝线和树脂倒角对单搭接缝合接头试件中应力分布的影响,以及在试件中出现初始裂纹以后缝线对裂纹扩展的影响。 数字图像相关方法是一种从20世纪80年代开始发展的测量位移场和应变场的实验方法。测量精度是目前数字图像相关方法的一个研究重点。本文主要研究了CCD暗电流和插值方法对于位移测量精度的影响。通过概率统计的方法分析了CCD暗电流对位移测量精度的影响,得到了暗电流引起的图像灰度值波动和由它导致的位移测量误差之间的定量关系。通过将插值方法看作一组数字滤波器,分析了不同插值方法相应滤波器的传递特性和插值误差。关于暗电流和插值方法的研究有助于提高数字图像相关方法的位移测量精度。 复合材料层合板单搭接缝合接头是一种常见的复合材料层合板连接方式。了解接头受载时各个部位的应力分布情况对于分析接头的破坏原因和对接头进行优化设计有非常重要的意义。本文应用数字图像相关方法对单搭接缝合接头试件缝线附近区域和树脂倒角附近区域的应变场做了详细测量,了解了试件中各个位置的应变集中情况。应用有限元方法分析了树脂倒角和缝线对单搭接缝合接头试件中应力分布的影响,分析了多个几何参数对单搭接接头试件中应力分布的影响。并应用虚裂纹闭合技术计算了试件中出现初始裂纹以后,缝线对于裂纹尖端的能量释放率的影响,阐明了缝线在单搭接缝合接头试件中所起的重要作用。