低溫環(huán)境下復(fù)合材料層合板的應(yīng)力分析.pdf

1、先進(jìn)復(fù)合材料以其高模量、耐腐蝕、可設(shè)計(jì)性好以及成本低等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛地應(yīng)用于軍用和民用工程結(jié)構(gòu)中。但是復(fù)合材料具有非均勻性、各向異性、呈層性以及對(duì)環(huán)境的敏感性等特征，其變形和破壞機(jī)理及其復(fù)雜，因此先進(jìn)復(fù)合材料/結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的研究已成為當(dāng)代學(xué)術(shù)界和工程界研究的熱點(diǎn)。本文工作是以低溫推進(jìn)劑的復(fù)合材料貯箱為研究對(duì)象，首先基于細(xì)觀力學(xué)模型，分別建立了用于復(fù)合材料貯箱的兩種復(fù)合材料E-Glass/Epoxy和Graphite/Epoxy低溫下熱、力學(xué)本

2、構(gòu)關(guān)系，其次以無(wú)孔/有孔典型鋪層層合板結(jié)構(gòu)為例，采用有限元法分析了在低溫環(huán)境下面內(nèi)/出平面應(yīng)力分布特征，論文工作將對(duì)低溫推進(jìn)劑的復(fù)合材料貯箱研制和安全度評(píng)估具有一定的參考價(jià)值。該研究是工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室自主研究課題“具有格柵加筋鋁蜂窩夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)界面破壞和增韌機(jī)理”（S13205，2013年-2014年）的研究?jī)?nèi)容之一，本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　1.纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料在低溫環(huán)境下的熱、力學(xué)本構(gòu)關(guān)系
　

3、　基于低溫條件下樹(shù)脂材料性能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用數(shù)值擬合方法得到樹(shù)脂材料低溫性能表達(dá)式，其次，根據(jù)細(xì)觀力學(xué)模型和Halpin-Tsai方程，分別得到兩種復(fù)合材料E-Glass/Epoxy和Graphite/Epoxy單層板在低溫環(huán)境下的熱-力本構(gòu)關(guān)系表達(dá)式。
　　2.低溫下復(fù)合材料層合板自由邊界附近的層間應(yīng)力分析
　　首先通過(guò)典型數(shù)例分析，驗(yàn)證了層合板的層間應(yīng)力有限元分析模型的可靠性，然后基于在低溫條件下[0°/45°/-45°

4、/90°]s鋪層的層合板自由邊界應(yīng)力狀態(tài)的有限元分析結(jié)果，分別討論了溫度、纖維體分比和Halpin-Tsai模型參數(shù)對(duì)自由邊界處層間應(yīng)力分布的影響，通過(guò)算例發(fā)現(xiàn)，溫度越低，層合板自由邊界處的層間應(yīng)力值越大。
　　3.低溫下含開(kāi)孔的層合板孔邊層間應(yīng)力分析
　　首先以含有開(kāi)孔的典型鋪層層合板為例，驗(yàn)證了其層間應(yīng)力有限元分析模型的可靠性，在此基礎(chǔ)上，對(duì)在低溫條件下具有開(kāi)孔的[0°/90°]s鋪層層合板進(jìn)行有限元分析，通過(guò)數(shù)值結(jié)果分