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纤维金属层板结合部断裂理论与实验研究

作　者: 李兴
导　师: 平学成
学　校: 华东交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 应力强度因子各项异性材料楔形
分类号: U465
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 5次
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内容摘要

随着现在能源的日益紧张，节能减排已成为汽车工业发展的主题。而汽车轻量化则是汽车节能的最直接的办法。而随着现在新型材料的发展，用新型材料替代汽车传统的金属覆盖件是汽车轻量化的一个新方向。而纤维金属层板由于具有质量轻，高的比强度和比刚度，且在在大规模生产时成本低等特点，是一种理想的汽车蒙皮材料。然而纤维金属层板在生产时有热残余应力，且集中在层板的结合部。所以纤维金属层板结合部是层板最脆弱的部分。从安全和可靠度出发，需要对纤维金属层板结合部的断裂情况进行细致的研究，提出一个能判断试件断裂的断裂准则，进而能预测纤维板的断裂。考虑到铝合金的性能比较好并且在汽车上应用比较多，所以本文选用铝合金玻璃纤维层板作为研究对象。首先制作纤维金属层板，本文一共做了63个试样，共三组，每组21个试样。每组实验层板结合部有7个不同的宽度，每个宽度有3个试样。试样做好后将试样在拉伸实验机进行拉伸实验，得出每组的载荷位移曲线，并对其进行分析。接下来，建立不同组的三维有限元模型，按照拉伸实验的不同载荷进行有限元仿真。得到每组试样层板结合部的轴向应力和剪切应力沿界面的分布，并分析层板结合部宽度，玻璃纤维层板的厚度对层板结合部界面应力的影响。最后根据异性材料尖端应力场和位移场的机理，求出层板结合部界面角领域的奇性应力场和位移场。结合有限元分析的应力和位移，求出层板拉伸前的热残余应力强度因子和拉伸后的结合部的应力强度因子。然后根据两种应力强度因子建立层板结合部的强度的失效准则。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
主要符号说明  8-9
第1章绪论  9-15
  1.1 引言  9-11
  1.2 研究现状  11-12
    1.2.1 国内对纤维金属层板的研究现状  11
    1.2.2 国外对纤维金属层板断裂机理研究现状  11-12
    1.2.3 铝合金玻璃纤维层板的研究现状  12
  1.3 存在的问题  12-13
  1.4 本文研究的主要内容  13
  1.5 课题的意义  13-15
第2章铝合金纤维金属层板的制作与拉伸实验  15-41
  2.1 铝合金纤维金属层板的制作  15-19
  2.2 铝合金玻璃纤维层板的制作与分组  19-23
    2.2.1 实验的分组  20-22
    2.2.2 实验试样的制备  22-23
  2.3 铝合金玻璃纤维层板的拉伸实验  23-40
  2.4 小结  40-41
第3章铝合金纤维金属层板界面应力场分析  41-53
  3.1 层板界面应力场分析  41-52
    3.1.1 层板的有限元模型及边界条件  41-42
    3.1.2 层板的界面热残余应力的分析  42-52
  3.2 小结  52-53
第4章铝合金环氧玻璃纤维金属层板界面断裂准则的建立  53-68
  4.1 层板界面尖端角领域应力场和位移场角变化函数的求解  53-57
    4.1.1 异性材料尖端应力场和位移场的机理  53-56
    4.1.2 层板尖端角领域应力场和位移场角变化函数的求解  56-57
  4.2 层板界面尖端角领域应力强度因子的求解  57-61
  4.3 层板界面尖端角领域断裂准则的建立  61-66
  4.4 小结  66-68
第5章结论与展望  68-70
  5.1 结论  68-69
  5.2 展望  69-70
参考文献  70-73
个人简历在读期间发表的学术论文  73-74
致谢  74

纤维金属层板结合部断裂理论与实验研究

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