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缝纫泡沫夹层复合材料力学性能研究

黄涛  
【摘要】: 缝纫泡沫夹层复合材料是一种新型轻质夹层结构材料,该材料具有重量轻、强度刚度高、抗冲击性能好、抗进水性能好、制造成本低等优点。是飞机结构中对刚度要求较高的操纵面、机翼和机身蒙皮结构用较理想的材料。 缝线的引入使得缝纫泡沫夹层复合材料的结构既不同于普通复合材料层压板,也不同于泡沫夹层复合材料。对其力学性能的认识需要进行大规模试验,其损伤破坏机理与刚度强度分析模型也处于研究摸索阶段。为此,本文对缝纫泡沫夹层复合材料的力学性能进行了研究。 本文主要研究工作包括: 1.利用数学均匀化理论,讨论了缝纫层压板基本弹性性能预测的理论和方法。建立了计算缝纫复合材料层压板的等效弹性模量的有限元分析模型,初步解决了缝纫层压板刚度性能预测问题。 2.将等效夹杂理论应用于缝纫泡沫芯材刚度性能预测,利用Mori-Tanaka方法的基本公式,建立了近似计算模型,得到了缝纫泡沫芯材的等效弹性模量的解析解答。初步解决了缝纫泡沫芯材刚度性能预测的问题 3.运用前述预测理论,设计了一套缝纫泡沫夹层复合材料刚度性能预测软件。利用此软件,分析预测了某种缝纫泡沫夹层复合材料在缝纫参数和泡沫芯材性能变化情况下的刚度性能。为缝纫泡沫夹层复合材料的设计提供了理论依据。 4.通过常温/湿热环境下缝纫复合材料层压板以及缝纫泡沫夹层复合材料力学性能试验,获得了缝纫层压板和缝纫泡沫夹层结构的部分力学性能参数。 5.结合试验观察的结果,初步探讨了缝纫层压板和缝纫泡沫夹层结构的损伤破坏机理,为建立缝纫泡沫夹层结构的强度预测理论提供了分析和试验基础。


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