含孔織物復合材料的強度預測與優(yōu)化方法研究.pdf

1、二維機織復合材料在航空航天等領域有著廣泛應用，而其結構不可避免地存在各種各樣的孔，因此研究含孔二維機織復合材料的力學性能及其強度分析技術具有重要的理論意義和工程應用價值。
　　 本文的目的是將基于單層板理論的逐漸累積損傷靜強度預測方法，推廣用于含孔二維機織復合材料層合板的靜強度預測，發(fā)展建立含孔二維機織復合材料層合板的靜強度預測方法；并采用遺傳算法和響應面法，研究建立含孔二維機織復合材料層合結構的可靠性優(yōu)化設計方法。本文的主要研

2、究內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　 （1）將基于單層板理論預測單向纖維增強層合板靜強度方法的基本思想推廣用于含孔二維機織復合材料層合板的靜強度預測，建立了基于單層板理論的含孔二維機織復合材料層合板的逐漸累積損傷靜強度預測方法。基于該預測方法，對兩種孔徑二維機織復合材料層合板的靜強度進行了預測，并對其損傷擴展規(guī)律進行了分析。經(jīng)與試驗結果對比表明本文所建立的靜強度預測方法效果良好。
　　 （2）基于單向纖維增強復合材料層合板的失

3、效準則和材料性能突然退化方式，考慮到二維機織復合材料單層板的結構特點，發(fā)展了二維機織復合材料層合板的失效準則和材料性能退化方式，并將其引入所建立的逐漸累積損傷靜強度預測方法中。
　　 （3）分別對鋪層方式為[(0,90)]8和[(±45)]8的二維機織單層板試樣拉伸、壓縮、面內(nèi)剪切、層間剪切等靜載力學性能進行了試驗研究；分別對孔徑為5mm和7mm，鋪層方式為[(±45)/(0,90)/(±45)/(0,90)/(±45)]S的含

4、孔二維機織復合材料層合板進行了拉伸力學性能的研究。
　　 （4）利用ANSYS軟件的APDL語言，開發(fā)了含孔二維機織復合材料結構的三維逐漸損傷分析靜強度預測程序。
　　 （5）利用響應面法對織物復合材料層合結構進行可靠性分析，并結合精英保留遺傳算法，對二維機織復合材料層合板進行了多目標可靠性優(yōu)化分析，并編制了可靠性優(yōu)化設計程序。通過兩種不同的模型的二維機織復合材料層合結構優(yōu)化算例，表明本文所提出的二維機織復合材料層合結構