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《东北大学》 2000年
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纤维增强层合复合材料分层损伤行为的研究

张凤鹏  
【摘要】:纤维增强复合材料具有比强度高、比刚度大和材料性能可设计等一系列优点,被广泛的应用许多重要结构中,已成为最具发展前途的新型结构材料之一。近年来理论和实验研究表明,层合复合材料的薄弱部位在层间,分层是层合复合材料破坏的主要形式,它导致结构的承载能力明显降低,成为层合复合材料结构使用中的主要隐患。因此,研究分层机理、分层影响以及提高抗分层性能,具有重要的理论意义和应用价值,是复合材料研究领域中的一个很活跃和一直受到重视的课题,由于十分复杂,目前仍然存在许多问题需要进一步研究。本文通过理论分析和数值模拟深入研究了分层的几个主要问题,得到了一些有意义的结果。 本文以非线性连续介质力学理论为基础,利用虚功原理,推导了全量形式的平衡方程和增量迭代方程及其准三维有限元列式,编制了具有分析几何非线性、材料非线性、损伤演化等功能的有限元软件(FORTRAN,5000余条语句),用于分层分析。 分层与屈曲相互作用引起破坏,所以后屈曲分析是分层问题的一个重要组成部分。本文基于非线性大挠度理论,通过准三维有限单元法分析了复合材料分层的后屈曲行为,系统地研究了分层对结构承载力的影响、分层尖端区应力奇异性和变形特点以及能量释放率的变化规律,讨论了分层长度、铺层方式的影响。 复合材料常常表现出明显物理非线性行为,为了分析材料非线性对分层屈曲和后屈曲的影响,文中基于改进的Hahn-Tsai平面应力非线性弹性本构关系,给出了它的平面应变状态下全量和增量表达式;将反幂法推广,提出了一种新的、简便有效的方法求解非线性屈曲的临界载荷和屈曲模态。与线弹性结果比较表明:非线性使结构屈曲载荷降低,降低程度取决于结构的几何尺寸和铺层方式。材料非线性导致分层尖端应力集中程度降低,局部和整体变形加剧,能量释放率提高,促进分层发展和结构破坏。通过算例研究了材料沿厚度方向非线性的影响,发现非线性仅出现在分层尖端附近,在局部屈曲和总体屈曲状态分别使能量释放率降低和提高,但对总体后屈曲行为影响很小。上述结果表明:在分层分析中,应该考虑材料非线性的影响。 采用破坏力学的方法,深入地研究了分层尖端区内平行纤维的基体微裂纹
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:TU599

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【引证文献】
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1 罗加智;复合材料厚板弯曲变形研究[D];华中科技大学;2011年
2 孙士勇;泡沫夹芯复合材料界面断裂机理和增韧研究[D];大连理工大学;2010年
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1 方一帆;含分层损伤层合板屈曲和分层行为的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 高相胜;复合材料层板的分层扩展三维有限元分析[D];东北大学;2008年
3 刘大成;短纤维增韧层间复合材料板内浅埋分层扩展研究[D];东北大学;2010年
【参考文献】
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1 息志臣,陈浩然;复合材料层合板表面椭圆形分层非线性屈曲分析[J];大连理工大学学报;1993年01期
2 邹振民,樊蔚勋;层板脱层的能量释放率分析[J];固体力学学报;1993年02期
3 邹振民,樊蔚勋;复合材料层板一维穿透脱层的能量释放率[J];航空学报;1992年11期
4 郑锡涛,李野,M.Gaedke,R.Weber;湿热对单向复合材料层合板Ⅱ型分层特性的影响[J];航空学报;1998年01期
5 温玄玲,陈浩然,成万植,李戈兰,邱春图;复杂载荷下复合材料对称层合板的椭圆形分层屈曲[J];计算结构力学及其应用;1995年02期
6 陈思秋,李思简;对称层板二维的分层屈曲研究[J];上海交通大学学报;1989年06期
【共引文献】
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1 夏裕彬,沈真;脆性夹心复合材料层合板冲击损伤研究[J];工程塑料应用;1995年01期
2 王伟力,宋里宏,曲晓燕;玻璃纤维复合材料用于桥梁的可行性[J];工程塑料应用;2002年10期
3 惠雪梅;王晓洁;尤丽虹;;CE/EP/CF复合材料的湿热性能研究[J];工程塑料应用;2006年05期
4 惠雪梅;宋义斌;王晓洁;尤丽虹;;碳纤维增强环氧改性氰酸酯树脂复合材料性能研究[J];工程塑料应用;2007年11期
5 范颖芳,周晶;人工神经网络在受腐蚀钢筋混凝土结构工程中的应用[J];四川建筑科学研究;2004年01期
6 余志祥,蔡宏儒;索网结构有限元找形与参数分析[J];四川建筑科学研究;2004年02期
7 余志祥,刘家喜;某膜结构工程加固非线性分析[J];四川建筑科学研究;2004年03期
8 余志祥,赵雷;张力结构形态确定的改进方法[J];四川建筑科学研究;2005年01期
9 高轩能;李琨;;变截面门式刚架地震反应研究进展[J];四川建筑科学研究;2008年03期
10 柯长仁;蒋俊玲;陈升平;;混凝土单轴压缩损伤的模型试验研究[J];四川建筑科学研究;2008年05期
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1 宋常;冯新;周晶;;高混凝土重力坝在强震作用下损伤破坏的数值模拟[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
2 王熙;涂振国;余征跃;;含有不同分层形态复合材料层合板的局部屈曲[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
3 牟善彬;宋显辉;苏小萍;;玻璃纤维处理后复合材料强度的变化及微观特征[A];第五届全国MTS材料试验学术会议论文集[C];2001年
4 刘英卫;赵锡钱;郑冬青;;迭层复合材料三维结构有限元计算的超单元法[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
5 张博平;李亚智;张开达;;神经网络在复合材料层合板刚度退化中的应用[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
6 江松青;刘文韬;于恒;;微孔洞形核对延性材料损伤与失效的影响[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
7 张晶;付强;邓守春;梁乃刚;;构元组集弹性损伤模型对准脆性材料损伤至断裂各向异性特征的分析[A];固体力学进展及应用——庆贺李敏华院士90华诞文集[C];2007年
8 边文凤;贾宝贤;;伪弹性合金内衬复合材料容器的强度分析[A];复合材料力学的现代进展与工程应用——全国复合材料力学研讨会论文集[C];2007年
9 杨仲;张博明;孙新杨;;内压载荷下夹层复合材料圆筒开口分析[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(下册)[C];2008年
10 邝临源;赵红平;施惠基;冯西桥;;含表面缺陷轴承钢的滚动接触疲劳损伤研究[A];损伤、断裂与微纳米力学进展:损伤、断裂与微纳米力学研讨会论文集[C];2009年
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1 黄西成;内爆与外爆加载下壳体的力学状态及破坏模式分析[D];中国工程物理研究院;2010年
2 朱晓亮;波导型微结构光纤与标准光纤的耦合机理研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 杨敬源;井壁稳定性若干力学问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 陈奇;基于分形理论的汽车变速箱齿轮接触强度研究[D];合肥工业大学;2010年
5 汪忠明;基于非局部增强梯度模型的混凝土断裂损伤研究[D];合肥工业大学;2010年
6 白会娟;导电材料结构电磁热弹性多场行为的理论研究[D];兰州大学;2010年
7 张鹏;双相钢电阻点焊性能特征与焊接机理研究[D];华中科技大学;2010年
8 甄晓霞;大跨径钢桥桥面铺装体系力学行为研究[D];华南理工大学;2010年
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1 赵大为;空间热循环和辐照环境对LF6铝合金焊接组织及性能的影响[D];河南理工大学;2010年
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4 张磊涛;HHT在结构健康监测中的应用研究[D];浙江理工大学;2010年
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6 张雪峰;带式输送机滚筒的有限元分析及二次开发[D];辽宁工程技术大学;2010年
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9 彭锋;端面状态对沥青混合料强度影响分析研究[D];南昌大学;2010年
10 吕彬彬;T型尾翼跨声速复合材料颤振模型设计研究[D];中国空气动力研究与发展中心;2010年
【同被引文献】
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1 ;Dynamic fracture analysis of adhesive bonded material under normal loading[J];Acta Mechanica Sinica;2010年01期
2 卢子兴,郭宇;金属泡沫材料力学行为的研究概述[J];北京航空航天大学学报;2003年11期
3 郭兆璞,陈浩然;含分层损伤复合材料层合板的屈曲特性研究[J];玻璃钢/复合材料;1999年02期
4 刘希国,蒋元兴,赵红平,吴永礼,张双寅;冲击载荷下纤维复合材料裂纹起裂的实验研究[J];爆炸与冲击;2002年02期
5 杜龙;矫桂琼;黄涛;李朝光;;Z-pin增强对泡沫夹层结构弯曲和振动性能的影响[J];材料科学与工艺;2009年06期
6 凤仪,朱震刚,潘艺,胡时胜;泡沫铝的动态力学性能研究[J];稀有金属材料与工程;2005年04期
7 郭瑞平;刘官厅;范天佑;;泡沫金属材料可压缩塑性力学研究进展[J];稀有金属材料与工程;2009年S3期
8 崔崧,黄宝宗,张凤鹏,赵宇明;具有大倾斜角的纤维桥联分析[J];东北大学学报;2002年05期
9 李英梅,刘军,黄宝宗;短纤维夹层对Ⅰ型层间断裂韧性的影响[J];东北大学学报;2002年11期
10 张凤鹏;刘海;黄宝宗;;冲击载荷作用下层间短纤维增韧研究[J];东北大学学报(自然科学版);2007年04期
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1 卢智先;矫桂琼;王平安;朱胜利;;含分层损伤的复合材料层合板压缩力学行为的实验研究[A];复合材料——基础、创新、高效:第十四届全国复合材料学术会议论文集(下)[C];2006年
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2 张志峰;先进复合材料格栅加筋结构优化设计与损伤分析[D];大连理工大学;2008年
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2 陈桂娟;复合材料层合结构屈曲和后屈曲研究[D];西北工业大学;2005年
3 许良梁;复合材料层合板剪切屈曲及后屈曲行为研究[D];西北工业大学;2006年
4 刘海;冲击载荷作用下复合材料层板层间短纤维增韧研究[D];东北大学;2006年
5 李泽成;含分层损伤先进复合材料格栅加筋结构的屈曲和后屈曲性态研究[D];大连理工大学;2006年
6 储建恒;含分层损伤复合材料结构逐渐损伤分析研究[D];南京航空航天大学;2007年
7 彭明玉;飞机复合材料损伤机理及适航评定技术研究[D];南京航空航天大学;2008年
8 樊玉;Ti/CF/PPEK复合层合板的制备与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
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1 陈春露;含分层缺陷层合板分层疲劳性能的试验研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 谭年富;复合材料泡沫夹层结构低速冲击后的面内力学性能研究[D];上海交通大学;2012年
3 胡广辉;考虑自紧工艺的复合材料压力容器金属内衬断裂分析[D];大连理工大学;2012年
【二级参考文献】
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1 陈浩然;复合材料非线性效应对层合板承载能力的影响[J];大连工学院学报;1987年04期
2 呼延晓智;层板分层后屈曲分析的一维模型[J];航空学报;1988年03期
3 呼延晓智,刘方龙;准各向同性基层上椭圆形子层的屈曲[J];宇航学报;1990年04期
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6 刘修禾;;工程中的理想结构单元法[J];铁道科学与工程学报;1990年01期
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1 奉龙成;汪宏;赵人达;;大跨径钢筋混凝土拱桥受力行为的几何与材料非线性耦合分析[A];中国公路学会’2000学术交流论文集[C];2000年
2 陈红;肖军良;顾安邦;;影响大跨度混凝土斜拉桥稳定性的因素分析[A];中国公路学会桥梁和结构工程学会2003年全国桥梁学术会议论文集[C];2003年
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6 刘时风;王勇;陶雪荣;陈显锋;;AU2000声-超声复合材料检测系统研制[A];复合材料的现状与发展——第十一届全国复合材料学术会议论文集[C];2000年
7 佟景伟;沈珉;王世斌;李鸿琦;穆祥新;;复合材料变形与损伤的光力学细观实验系统[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
8 郜永娟;刘正英;杨鸣波;;注塑成型CB/iPP/HDPE复合材料电性能的研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
9 马寒松;;纤维型Microstretch复合材料的面内有效弹性模量预测[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
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1 亚兰;亚什兰在华代理TA公司PVC复合材料[N];中国化工报;2008年
2 郑英;江阴自主研发产品获JEC复合材料展创新奖[N];江阴日报;2010年
3 黄丽娟胡伟滨 记者 王方遒;亚洲最大复合材料生产基地在哈建成[N];哈尔滨日报;2007年
4 朱剑红;中国建材收购德国企业[N];人民日报;2007年
5 记者 刘棉柳;EPMC复合材料发展进入新阶段[N];广东科技报;2005年
6 记者 杨静;中国复合材料集团锁定“三高”产品[N];中国建材报;2006年
7 尔基;专注指向成功[N];现代物流报;2007年
8 朱江;帝斯曼复合材料树脂集团推出两个新产品[N];中国建材报;2008年
9 广文;秦皇岛奥体中心获赠“复合材料轻型抗爆炸容器”[N];人民公安报;2008年
10 洋洋;澳大利亚将试飞模块化全复合材料无人机[N];中国航空报;2007年
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1 张凤鹏;纤维增强层合复合材料分层损伤行为的研究[D];东北大学;2000年
2 袁辉;碳/碳复合材料刚度与强度预测模型研究[D];南京航空航天大学;2009年
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4 袁磊;利用反应烧结法制备Si_3N_4复合材料及其多孔材料的研究[D];东北大学;2008年
5 许文娇;废弃环氧树脂再生技术及应用研究[D];东华大学;2011年
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2 石品品;碳纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯复合材料的制备和性能研究[D];华东理工大学;2012年
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4 蔡国锋;竹粉/聚丙烯复合材料的研究[D];华东理工大学;2012年
5 梁少旭;含孔隙复合材料的强度分析研究[D];南京航空航天大学;2010年
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9 沈丹萍;基于纤维素及其衍生物的生物矿物复合材料的制备研究[D];复旦大学;2012年
10 滕祥萌;复合材料闭合薄壁梁的模态阻尼预测[D];山东科技大学;2011年
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