復(fù)合材料結(jié)構(gòu)耐撞性及可控薄弱環(huán)節(jié)研究.pdf

1、復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比剛度大、比吸能能力強(qiáng)及可設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，目前已在國(guó)防工業(yè)和民用工業(yè)，特別是航空航天領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng)用。近年來，由于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)耐撞性的重要性和復(fù)雜性，所以，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)耐撞性是工程力學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)研究的熱點(diǎn)。本文采用試驗(yàn)和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，對(duì)典型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)元件的耐撞性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，還對(duì)影響復(fù)合材料結(jié)構(gòu)耐撞性的關(guān)鍵問題——薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行了比較深入的探討。 論文首先介紹典型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)元件與結(jié)構(gòu)件（

2、波紋梁、圓柱殼、“T”字形元件、“十”字形元件、“L”字形元件和波紋梁盒段）的準(zhǔn)靜態(tài)軸向壓潰試驗(yàn)，給出了其載荷-位移曲線和典型的破壞模式和吸能機(jī)理。試驗(yàn)結(jié)果表明，設(shè)計(jì)合理的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)元件與結(jié)構(gòu)的確具有較好的比吸能能力。 建立了運(yùn)用大型商用有限元軟件（MSC/DYTRAN）模擬復(fù)合材料結(jié)構(gòu)耐撞性的策略與方法，包括采用等效材料模型和有效的薄弱環(huán)節(jié)處理的方法。然后，對(duì)各種復(fù)合材料結(jié)構(gòu)元件的軸向壓縮吸能能力進(jìn)行了數(shù)值模擬。數(shù)值模擬的結(jié)

3、果與試驗(yàn)結(jié)果吻合得比較好說明了所建立的模擬復(fù)合材料結(jié)構(gòu)耐撞性的策略與方法是可行的。另外，還采用所建立的數(shù)值模擬的方法進(jìn)一步研究了不同薄弱環(huán)節(jié)設(shè)置對(duì)復(fù)合材料波紋梁元件耐撞性的影響。 提出了基于形狀記憶合金（SMA）絲可控薄弱環(huán)節(jié)的概念并采用試驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。將有預(yù)變形的SMA絲埋入或者纏繞于復(fù)合材料圓柱殼結(jié)構(gòu)中形成一種新的薄弱環(huán)節(jié)。溫度升到相變溫度后，有預(yù)變形的形狀記憶合金絲將回復(fù)到原先的長(zhǎng)度，造成結(jié)構(gòu)的局部變形或者引起局部損傷，從