原文传递
CFRP修复含裂纹加筋板的应力强度因子计算及补片优化研究
| 论文题名： | CFRP修复含裂纹加筋板的应力强度因子计算及补片优化研究 |
| 关键词： | 碳纤维增强复合材料;船舶甲板;疲劳裂纹;应力强度因子;补片优化 |
| 摘要： | 碳纤维增强复合材料（CFRP）具有强度高、质量轻、耐久性好等优点已经被人们普遍应用到混凝土、飞机结构等修补中，船舶甲板作为船舶主要的承载部件，会因为船体结构长期处于交变应力状态而萌生疲劳裂，对船体产生进一步破坏，因此CFRP用于对船舶甲板的修补是一项现实意义重大的研究；本文就以CFRP修复船舶甲板为研究背景，采用ANSYS和理论计算相结合的方法从简单到复杂展开对CFRP修补含中心贯穿裂纹加筋板的研究，以裂纹尖端的应力强度因子变化分析了补片的修补效果，具体的研究内容和研究成果如下： (1)对含中心贯穿裂纹板进行应力强度因子计算。采用ANSYS建模计算和解析法对含中心贯穿Ⅰ型裂纹板和含中心贯穿斜裂纹板的裂纹尖端应力强度因子进行了计算，ANSYS计算结果与解析法计算得到的KⅠ误差均小于5%，表明了ANSYS计算结果是可靠的，且KⅠ随着裂纹长度增加而增大。 (2)对补片修补后的含中心贯穿裂纹板进行应力强度因子计算。采用ANSYS建模计算和解析法对矩形补片修补含中心贯穿Ⅰ型裂纹板和含中心贯穿斜裂纹板的裂纹尖端应力强度因子进行了计算，相对误差在5%以内，表明了ANSYS计算结果是可靠的，对比修补前与修补后的应力强度因子，发现补片对含中心贯穿斜裂纹板的应力强度因子减小程度好于对含中心贯穿Ⅰ型裂纹板的应力强度因子减小程度。 (3)对不同形状补片修补含中心贯穿裂纹板的应力强度因子进行计算与分析。采用ANSYS建模计算方形、圆形、矩形、椭圆形补片修补含中心贯穿裂纹板的应力强度因子，发现补片对含中心贯穿斜裂纹板的应力强度因子减小程度好于对含中心Ⅰ型裂纹板的应力强度因子减小程度，且方形补片修补效果好于圆形补片，随着补片长度增加，修补效果逐渐减弱，矩形补片修补好于椭圆形补片修补，随着补片长度增加，修补效果逐渐减弱。 (4)对不同形状补片修补含中心贯穿裂纹加筋板的应力强度因子进行计算与分析。采用ANSYS对方形、圆形、矩形、椭圆形补片修补含中心贯穿Ⅰ型裂纹加筋板和含中心贯穿斜裂纹加筋板裂纹尖端应力强度因子进行计算，由于受到筋条影响，发现在修补含中心贯穿Ⅰ型裂纹加筋板中圆形补片修补效果好于方形补片修补，椭圆形补片修补好于矩形补片修补；在修补含中心贯穿斜裂纹加筋板中，方形补片修补好于圆形补片修补，矩形补片修补好于椭圆形补片修补。 |
| 作者： | 赵星 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 马永亮 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
检索历史
应用推荐
