原文传递
钢骨架复合材料夹芯结构极限强度研究
| 论文题名： | 钢骨架复合材料夹芯结构极限强度研究 |
| 关键词： | 复合材料;钢骨架;船舶结构;夹芯结构;极限强度;渐进失效分析;失效准则 |
| 摘要： | 近些年，复合材料作为一种新型的热门材料被广泛应用于船舶设计建造中。出于减重及声、磁性能考虑，以层合玻璃纤维布为面板、硬质泡沫为夹芯的复合材料夹芯板越来越多地取代了船舶结构中的钢质壳板。目前国内外对于复合材料夹芯板在横向均布载荷作用下的极限强度研究局限于小型局部构件，未能考虑在整体结构中复合材料夹芯板的受力特征，因此进行钢骨架复合材料夹芯结构极限强度研究对复合材料船舶结构设计有着重要指导意义。 首先针对交织纤维在1，2主方向上同性的特点定义了一种交织纤维-3Dhashin失效准则，该准则综合考虑了夹芯板在横向载荷下易产生的纤维拉伸失效，纤维压缩失效，纤维基体剪切失效和分层失效等多种失效模式，同时建立了一套预测夹芯结构极限强度的有限元分析方法，接着进行了单块夹芯板局部模型试验，验证了此方法预测夹芯板的极限载荷与破坏现象的准确性，讨论了分布载荷与均布载荷以及是否考虑分层失效对于夹芯板极限强度预测的影响。 然后开展了钢骨架复合材料夹芯结构极限强度试验，根据试验结果对试验现象进行了详细分析，总结了此类夹芯结构的破坏形式。同时基于实体单元并考虑分层失效建立相应的有限元模型进行渐进失效分析，预测的结果与试验结果较吻合。发现此类夹芯板在承受横向载荷时裂纹的产生不仅仅是因为纤维断裂，其中往往伴随着一定程度的纤维基体剪切失效，并且随着结构的增大，并不会减少采用分布载荷模拟均布载荷预测的结构极限载荷的误差，相反，局部作用力对于极限载荷的影响会随着结构的增大而更加显著。 最后讨论了面板厚度对于钢骨架复合材料夹芯结构极限强度的影响,发现结构的极限强度并不是一直随着夹芯板面板厚度的增加而一直增加，并据此提出了一个优化模型，为同类型结构的设计优化提供了参考。 |
| 作者： | 赵刚 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 严仁军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
