復合材料結構耐撞性及可控薄弱環(huán)節(jié)研究.pdf

1、復合材料具有比強度高、比剛度大、比吸能能力強及可設計性等優(yōu)點，目前已在國防工業(yè)和民用工業(yè)，特別是航空航天領域得到了越來越多的應用。近年來，由于復合材料結構耐撞性的重要性和復雜性，所以，復合材料結構耐撞性是工程力學領域的一個研究的熱點。本文采用試驗和數(shù)值模擬相結合的方法，對典型復合材料結構元件的耐撞性進行了系統(tǒng)的研究，還對影響復合材料結構耐撞性的關鍵問題——薄弱環(huán)節(jié)進行了比較深入的探討。 論文首先介紹典型復合材料結構元件與結構件（

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）的準靜態(tài)軸向壓潰試驗，給出了其載荷-位移曲線和典型的破壞模式和吸能機理。試驗結果表明，設計合理的復合材料結構元件與結構的確具有較好的比吸能能力。 建立了運用大型商用有限元軟件（MSC/DYTRAN）模擬復合材料結構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，對各種復合材料結構元件的軸向壓縮吸能能力進行了數(shù)值模擬。數(shù)值模擬的結

3、果與試驗結果吻合得比較好說明了所建立的模擬復合材料結構耐撞性的策略與方法是可行的。另外，還采用所建立的數(shù)值模擬的方法進一步研究了不同薄弱環(huán)節(jié)設置對復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)的概念并采用試驗進行了驗證。將有預變形的SMA絲埋入或者纏繞于復合材料圓柱殼結構中形成一種新的薄弱環(huán)節(jié)。溫度升到相變溫度后，有預變形的形狀記憶合金絲將回復到原先的長度，造成結構的局部變形或者引起局部損傷，從