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变刚度复合材料层合板的力学性能研究

作　者: 马洪涛
导　师: 赫晓东
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 工程力学
关键词: 复合材料层合板变刚度屈曲曲线铺设平移法
分类号: TB33
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

不同于传统的复合材料层合板，变刚度复合材料层合板每层的铺设角度并不固定，所以给设计人员提供了极大的自由度。和常规的直线铺设复合材料层合板相比，曲线铺设的变刚度复合材料层合板有诸多优点：如避免应力集中，具有减重潜力以及具有极强的可设计性。这些优点，对于变刚度复合材料层合板在航空航天领域的应用有重要意义。本文通过模拟分析，研究了变刚度复合材料层合板的力学性能。在前人研究的基础上，推导了一种新的曲线路径，该路径假定纤维角度随着参考轴线性变化，依据该曲线路径，采用ABAQUS软件对曲线铺设的复合材料层合板屈曲特性进行了模拟分析。在数值模拟中，通过定义子程序的方式，将提出的路径带入到ABAQUS中，完成了变刚度复合材料层合板的建立。通过改变层合板的铺层方式和纤维铺设角度，分别计算曲线铺设、直线铺设、曲线和直线相混合铺设的层合板的屈曲载荷。通过比较分析，给出最佳的曲线铺设方式和铺设角度，为变刚度复合材料层合板的优化设计提供了参考依据。变刚度复合材料层合板不仅具有优良的可设计性，而且能提高复合材料层合板的屈曲载荷，降低其重量。另外，本文对于复合材料压力容器的制造也具有一定的参考意义。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  8-12
  1.2 变刚度复合材料层合板研究现状  12-15
  1.3 本文研究的主要内容  15-16
第2章变刚度复合材料层合板设计概述  16-22
  2.1 变刚度复合材料层合板的概念  16
  2.2 改变复合材料层合板响应特性的方法  16-19
    2.2.1 改变体积分数来改变复合材料层合板响应特性  16-17
    2.2.2 改变层合板厚度来改变复合材料层合板响应特性  17
    2.2.3 改变纤维铺设方式来改变复合材料层合板响应特性  17-19
  2.3 变刚度复合材料层合板路径的选择  19
  2.4 变刚度复合材料层合板的制备  19-21
  2.5 本章小结  21-22
第3章变刚度复合材料层合板的建立  22-31
  3.1 参考路径的描述  22-26
  3.2 平移法构建复合材料层合板  26
  3.3 平行法构建复合材料层合板  26-28
  3.4 平移法和平行法之间的比较  28-30
  3.5 本章小结  30-31
第4章变刚度复合材料层合板的模拟分析  31-52
  4.1 有限元方法  31
  4.2 ABAQUS 有限元分析软件  31-32
  4.3 有限元模型的建立  32-35
    4.3.1 模型的边界条件和载荷情况  34
    4.3.2 材料属性的定义  34-35
  4.4 直纤维复合材料层合板模拟  35
  4.5 曲线铺设的复合材料层合板模拟  35-38
    4.5.1 /45°/45°/0°复合材料层合板  37
    4.5.2 [/45°]s复合材料层合板  37-38
    4.5.3 / /45°/复合材料层合板  38
    4.5.4 [/ ]s复合材料层合板  38
  4.6 直纤维和曲线纤维复合材料层合板一阶屈曲载荷结果  38-43
    4.6.1 直纤维复合材料层合板一阶屈曲载荷结果  38-40
    4.6.2 曲线纤维复合材料层合板一阶屈曲载荷结果  40-43
  4.7 直纤维和曲线纤维复合材料层合板一阶屈曲载荷结果比较  43-44
  4.8 直纤维和曲线纤维复合材料层合板二阶屈曲载荷结果  44-49
    4.8.1 直纤维复合材料层合二阶屈曲载荷结果  44-45
    4.8.2 曲线纤维复合材料层合板二阶屈曲载荷结果  45-49
  4.9 直纤维和曲线纤维复合材料层合板二阶屈曲载荷结果比较  49-51
  4.10 本章小结  51-52
第5章变刚度复合材料层合板铺层角度的选择  52-60
  5.1 [/45°]s复合材料层合板  52-54
  5.2 [/45°]s复合材料层合板  54-57
  5.3 [/45°]s复合材料层合板  57-59
  5.4 本章小结  59-60
结论  60-62
参考文献  62-66
致谢  66

变刚度复合材料层合板的力学性能研究

内容摘要

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