考虑蠕变效应的层合复合材料低速冲击凹坑表征研究

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中文摘要：低层间强度和脆性性能导致复合材料层合结构对低速冲击作用比较敏感，低速冲击作用后容易出现各种形式的损伤，这些损伤导致结构强度大大降低，为了能够有效的预测其损伤，选取凹坑深度作为低速冲击损伤和损伤阻抗的表征参数及剩余强度的评估标准，凹坑深度容易测量，数据分散性小，且其能与冲击能量较好地对应。因此研究永久凹坑的形成机理，实现准确的凹坑深度数值模拟，对评估复合材料结构性能及优化复合材料结构有十分重要的意义。本文主要内容如下： (1) 研究了永久凹坑形成的机理，提出了一种复合材料基体横向压剪损伤的残余应变模型，发展了分层损伤的残余张（错）开模型，在低速冲击损伤分析的基础上研究了凹坑粘性回弹理论，构建了广义开尔文模型，对凹坑深度随时间的回弹进行数值分析计算。 (2) 提出了一种包含多铺层的块体单元模型，大量减少了有限元模型单元数目，有效节省了模型的分析时间，使用Python语言对有限元软件ABAQUS进行扩展，开发了复合材料层合板低速冲击损伤失效建模及后处理损伤查询的参数化模块，避免了重复建模及后处理的复杂过程。 (3) 对复合材料层合板进行了多种能量的低速冲击试验、凹坑深度的测量试验，并对冲击后的试验件进行损伤超声C扫，研究了凹坑深度、冲击能量和损伤之间的关系，测量了不同湿热环境下，几种能量冲击后复合材料层合板凹坑深度随时间的回弹量，并对正常环境条件下三种能量冲击后层合板的凹坑回弹进行了有限元分析。

作者：

陈明

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关键词：

蠕变性层合复合材料低速冲击残余张开位移凹坑深度

授予学位：

硕士

学科专业：

工程力学

导师：

周储伟

学位年度：

2017

学位授予单位：

南京航空航天大学

语种：

中文

中图分类号：