一、复合材料疲劳Ⅱ型层间裂纹扩展门槛值试验方法研究（论文文献综述）
云新尧,梁朝虎,宋伟科[1]（2020）在《斜纹编织碳纤维/环氧树脂复合材料Ⅱ型分层性能及损伤演化表征》文中进行了进一步梳理为研究编织复合材料在静载及疲劳载荷下的分层特性及损伤演化模式,对斜纹编织CF3052/3238A碳纤维/环氧树脂复合材料Ⅱ型静开裂及疲劳开裂性能进行了测试。结果表明:斜纹编织CF3052/3238A碳纤维/环氧树脂复合材料裂纹扩展行为受纬向纤维影响存在周期性局部受阻现象,分层破坏模式除层间开裂外还存在纬向纤维脱粘;斜纹编织CF3052/3238A碳纤维/环氧树脂复合材料裂纹扩展速率符合Paris公式,不同加载控制模式下编织复合材料疲劳驱动力增长规律存在本质区别:恒幅疲劳载荷下斜纹编织复合材料疲劳驱动力呈抛物线型单调增长;而恒幅疲劳位移下复合材料疲劳驱动力随分层长度呈波峰型分布;采用基于载荷控制模式和位移控制模式下的疲劳驱动力模型,可对斜纹编织CF3052/3238A碳纤维/环氧树脂复合材料进行损伤演化表征,其表征效果良好,具有工程参考价值。
刘梦瑶[2]（2018）在《层间增韧复合材料性能及损伤控制研究》文中研究说明复合材料因其优良的性能,在航空航天领域得到越来越广泛的应用。热固性树脂基复合材料面内力学性能优异,但受到低速冲击后材料内部易发生分层损伤。因此采用层间增韧的方式抑制其内部冲击损伤,对提高材料韧性具有重要意义。本文选用碳纤维环氧树脂复合材料（T700/6240）预浸料和自制热塑性酚酞基聚醚酮（Polyaryletherketone with Cardo,PEK-C）增韧膜,利用热压成型工艺分别制备含不同厚度、位置和数量增韧膜的复合材料层合板。采用I型断裂韧性实验、低速冲击及冲击后压缩实验、弯曲性能测试、层间剪切性能测试、扫描电子显微镜（SEM）观察和原子力显微镜（AFM）表征等方式,分析得到最优层间增韧结构。在此基础上对增韧膜进行结构化设计,利用离散增韧膜对冲击区域进行局部增韧,通过冲击及配合VIC-3D的冲击后压缩实验,研究离散增韧膜对损伤的控制作用。浸渍提拉法得到的增韧膜厚度随热塑性树脂溶液浓度的升高而升高,含不同厚度增韧膜复合材料层合板的I型层间断裂韧性、冲击后压缩强度（Compression After Impact,CAI）及层间剪切强度均有不同程度的提高。其中I型层间断裂韧性及层间剪切强度以膜厚为10μm最佳,分别提高了157.17%及17.57%;CAI以膜厚为30μm最佳,达到了186.67 MPa。弯曲性能持续下降,强度及模量由未增韧的1551 MPa和106 GPa降至30μm时的965 MPa、79 GPa。综合考虑增韧膜对材料面内力学性能和抗冲击性能的影响,得到最优层间增韧膜厚度为10μm。增韧膜分别铺设在层合板上下部、上部、下部和中部,冲击及冲击后压缩强度结果表明,增韧膜铺设在层合板中部时CAI增韧效果最优,相对于未增韧试样提高了42.39%。改变增韧膜在层间铺设的数量,通过弯曲实验和冲击后压缩实验分别得到弯曲强度、CAI与增韧膜层数之间的函数关系。综合考虑总增益和单层增益函数,最终确定最优增韧膜数量为11或12层。利用圆形和圆环形PEK-C增韧膜对层合板进行局部的离散增韧。配合VIC-3D对试样进行冲击后压缩实验,结果表明,圆环形增韧膜能够有效缓解压缩过程中的应力集中现象。含圆形增韧膜的试样损伤面积整体小于含圆环形增韧膜试样,在冲击过程中有效降低了层合板内部的损伤面积。截面损伤形貌表明BII和BIII中分层较少,圆环形增韧膜能够在压缩过程中起到抗裂纹扩展的作用。
赵丽滨,龚愉,张建宇[3]（2019）在《纤维增强复合材料层合板分层扩展行为研究进展》文中研究表明纤维增强复合材料层合板在航空航天等领域被广泛应用,分层损伤是层合板主要的损伤形式,一直是复合材料力学研究的焦点问题之一。本文从试验研究、理论分析和数值模拟3个方面对国内外在纤维增强复合材料分层问题所取得的研究成果进行了系统综述,重点介绍了单向复合材料I型、II型和I/II复合型层间断裂韧性测试方法和原理以及多向层合板分层扩展行为的试验研究。得到了表征和评价分层失效机理和扩展行为的纤维桥接模型、静力分层扩展准则和疲劳分层模型,并详细阐述了采用内聚力模型（CZM）、虚拟裂纹闭合技术（VCCT）和扩展有限元方法（XFEM）等先进数值方法模拟分层扩展的研究现状。最后,对复合材料层合板分层扩展研究的发展方向进行了展望。
张向阳[4]（2017）在《Z-pin增强复合材料加筋蒙皮结构力学性能及损伤机理研究》文中进行了进一步梳理复合材料以其突出的性能和减重优势在航空航天等领域得到了广泛的应用,各种形式的肋、梁、框等加筋元件增强薄壁结构是提高复合材料结构效率的重要形式,大面积应用于机翼、机身等承力构件。加筋元件与蒙皮通过胶接或共固化粘接,一方面粘接强度对工艺质量依赖性大;另一方面粘接面对服役环境及外部冲击很敏感、缺陷和损伤易在疲劳加载过程中发展成不稳定分层扩展。由于缺乏有效的裂纹止裂措施,只能采用过于保守的设计方案,以降低结构服役过程中出现分层裂纹的可能性,过大的安全系数降低了性能优化的自由度、缩小了结构减重的空间。本文利用Z-pin技术作为加筋蒙皮粘接增强方案,结合力学试验及数值计算方法,分析了Z-pin层间增强机理,揭示了在准静态、疲劳及冲击载荷作用下,Z-pin对粘接面分层损伤阻抗的改善作用及相关机制,并深入研究了Z-pin点阵分布对其增强效率的影响规律,为Z-pin增强技术在加筋蒙皮结构上的应用及其结构设计提供依据。根据Z-pin的层间增强机理分析,建立single-pin单胞模型,研究了单根Z-pin增强作用的影响因素及其影响规律,并提出了利用纤维加捻制备Z-pin提高其增强作用的策略。Z-pin层间增强主要通过裂纹前端形成的桥联区实现,一方面,Z-pin在开裂面间形成桥联力,阻止开裂面发生相对位移,分析表明,Z-pin最大桥联力的主要影响因素为Z-pin/层合板结合强度;另一方面,Z-pin本身的变形及拔出破坏过程耗散了诸多能量,提高了粘接面的“表观断裂能”。Z-pin拔出耗散能的主要影响因素为Z-pin/层合板界面残余正压力及摩擦系数,其中正压力作用影响更加显着。Z-pin按照一定角度拔出时,对富树脂区的侧向挤压作用有利于增加摩擦力及其耗能。加捻纤维增强Z-pin表面呈现螺旋形沟壑状,Z-pin/层合板结合面积增大,提供了更大的桥联力。试验证明,相比无捻纤维增强Z-pin,纤维捻度为80捻/m时,单根Z-pin最大桥联力提高了19%,且相应Z-pin拉伸强度和模量的下降幅度较小。以蒙皮/加筋简化试样为对象,试验研究了特定加载模式下Z-pin对粘接面静态抗脱粘性能的影响,并对比分析了三种典型Z-pin点阵方式的试验结果,初步获得了Z-pin点阵分布对其增强效果的影响规律。研究表明,准静态拉伸或弯曲作用下,Z-pin增强并不能抑制初始裂纹的萌生,而是通过将粘接面失效模式由瞬时破坏转变为渐进破坏,提高共固化粘接面的极限承载能力。与横向拉伸承载相比,Z-pin对蒙皮弯曲引起的脱粘裂纹抑制效果更加显着。与空白试样相比,植入体积含量0.785%的Z-pin,弯曲失效载荷提高近1倍,结构失效过程总耗散能增加超过10倍;拉伸失效载荷提高55%,结构失效过程总耗散能增加86%。不同Z-pin点阵分布试验结果对比表明,Z-pin较密集分布于缘条边缘时,结构粘接面的抗脱粘性能更佳。为了进一步分析Z-pin点阵分布等参数的影响规律,建立了蒙皮/加筋简化试样有限元模型,利用分区内聚力模型模拟Z-pin增强粘接面的失效行为,并通过与试验结果对比,验证了在不发生层合板面内损伤的前提下,该模型能够有效地预测不同点阵分布Z-pin增强蒙皮/加筋粘接面在弯曲加载条件下的失效过程。进一步分析表明,只有距离缘条边缘低于1mm范围植入Z-pin才能抑制粘接面初始裂纹,但在工艺上较难实现;Z-pin局部的植入密度一定时,点阵分布对其增强效果影响显着,对于蒙皮/加筋粘接面,提高平行于缘条边缘方向上Z-pin的植入密度对于提高Z-pin增强效果更加有效;相比提高Z-pin拔出总耗散能,提高Z-pin与层合板的结合强度更有利于提高其增强蒙皮/加筋粘接面的极限承载。采用蒙皮周期性拉伸和弯曲加载试验,研究了I型和II型断裂主导的交变载荷下Z-pin对粘接面裂纹演化寿命、扩展速率及扩展路径的影响,并结合显微观察方法,阐明了Z-pin对粘接面疲劳裂纹扩展的抑制机制。研究表明,由于疲劳裂纹均在缘条端部的富树脂区内萌生,Z-pin增强对疲劳裂纹形成寿命影响很小。与空白试样相比,Z-pin增强使得蒙皮/加筋粘接面疲劳裂纹扩展寿命延长550倍,裂纹扩展速率下降13个数量级。相比传统均匀点阵分布,Z-pin集中分布于缘条边缘时,疲劳裂纹扩展模式由持续扩展转变为扩展-停滞交替发生的模式。粘接面裂纹扩展处于停滞阶段时,裂纹在Z-pin/层合板界面间极其缓慢地扩展。通过Z-pin点阵分布的合理设计,裂纹的扩展可完全抑制于有限长度,由此提出了Z-pin增强粘接面的安全裂纹扩展长度,为含损伤结构的安全寿命评估提供了依据。针对航空构件常用的T型和帽型加筋蒙皮典型结构,采用力学试验、超声C扫描以及有限元分析法揭示并预测了Z-pin对加筋边缘低速冲击分层损伤的改善作用。试验研究发现,Z-pin增强提高了加筋蒙皮结构的冲击损伤阻抗,加筋边缘处蒙皮遭受6.36J落锤冲击载荷时,与空白试样相比,T型加筋蒙皮结构的最大冲击接触力提高了28%,总能量吸收减小了39%;帽型加筋蒙皮结构的最大冲击接触力提高了17%,总能量吸收减小了6.4%。分布在加筋边缘的Z-pin将分层损伤抑制在Z-pin增强区域内,与空白试样相比,Z-pin增强T型加筋蒙皮结构最大分层面积减小了58%;帽型加筋蒙皮结构的最大分层面积减小了40%。基于Z-pin层间增强逐层失效的假设,建立了Z-pin增强T型和帽型加筋蒙皮结构渐进损伤有限元模型,预测了结构冲击力学响应及最大分层面积,接触力计算结果与试验值吻合较好,分层面积计算值偏大,偏差小于15%。进一步分析表明,冲击能量在2.56.36J范围内,加筋边缘植入局部体积分数为2.18%的Z-pin能使T型加筋蒙皮结构冲击最大分层面积减小5053%,帽型加筋蒙皮结构最大分层面积减小3437%。另外,相比提高Z-pin桥联力,提高Z-pin拔出总耗散能更有利于减小其增强加筋蒙皮结构的冲击分层损伤面积。
许爱华[5]（2017）在《Z-pin增强单搭接头动态力学性能研究》文中研究表明植入Z-pin可增强复合材料单搭接头静态连接性能,但是在实际服役过程中,复合材料单搭接头结构除了受到如拉伸、弯曲等静态载荷的作用之外,还会受到冲击及疲劳等动态载荷的作用,而动态载荷下Z-pin增强单搭接头的损伤机理和影响规律研究较少。本文在已有静态性能研究基础上,对Z-pin增强复合材料单搭接头动态力学性能进行系统深入的研究。通过桥率试验与凸台剪切试验研究不同加载速度下Z-pin的拔脱与剪切性能,利用有限元模拟分析Z-pin增强单搭接头各层冲击损伤分层情况,分别采用低速冲击和拉-拉疲劳试验研究Z-pin参数对Z-pin增强单搭接头抗冲击性能及拉-拉疲劳性能的影响规律。（1）采用桥率试验及凸台剪切试验研究加载速率对Z-pin最大桥联力和剪切力的影响。研究表明,Z-pin与层合板的界面剪切速率会影响Z-pin拔脱强度,当加载速率增加时,最大拔脱力也随之呈线性增加;Z-pin的抗剪切力随加载速率的增加先迅速降低,当加载速率达到100mm/min后,下降的趋势开始变缓。（2）根据Hashin和B-K能量失效准则,采用有限元模型分析搭接头各层的损伤情况。研究表明,在冲击载荷作用下,裂纹易在应力集中的地方萌生并扩展,靠近冲击面一侧距离搭接面第110层铺层的单元变形与失效相对严重,而冲击面背侧距离搭接面第110层铺层几乎无损伤;对于粘结层单元,靠近冲击面一侧距离搭接面第19层及搭接面失效面积较大,其中搭接面失效面积最大,有效反映了接头的冲击分层损伤面积。计算结果显示,接头冲击分层损伤面积随着Z-pin体积含量的增加而减小,随Z-pin直径的减小而降低。（3）采用冲击试验结合超声C扫描评价接头实际分层损伤,与有限元模拟结果相比较,并通过试验研究冲击后Z-pin剩余拔脱强度与剪切强度。研究表明,超声C扫的结果与有限元模拟结果基本吻合;层间损伤面积随Z-pin体积含量的增加和直径的减小而降低,其中Z-pin体积含量为3.0%时比0.5%时损伤面积减少了46.9%,直径0.3mm比0.7mm层间损伤面积小32.7%。Z-pin增强显着提高了搭接头的冲击后剩余强度,当冲击能量最大（4.230J/（kg?m-3））时,增强接头Z-pin的拔脱强度保持率为58.0%,剪切强度的保持率达86.6%,且剩余剪切强度随Z-pin体积含量的增加先上升后下降,随Z-pin直径的增加而降低。（4）采用拉-拉周期加载试验研究Z-pin增强单搭接头拉-拉疲劳性能。研究表明,接头的疲劳寿命随疲劳载荷应力水平的提高而降低,随Z-pin体积含量的增加先上升后下降,随Z-pin直径的增加而增加;疲劳剩余剪切强度随Z-pin体积含量的增加先上升后下降,随Z-pin直径的增加而增加,当Z-pin直径为0.7mm时,接头剪切强度保持率最高达88.1%;Z-pin有效阻止了疲劳裂纹扩展,裂纹扩展率随Z-pin体积含量和直径的增加而降低。疲劳失效形貌分析表明,接头中Z-pin主要是剪断破坏与极少量的劈裂。当Z-pin体积分数越高,Z-pin直径越大时,Z-pin更容易发生劈裂,断面更为粗糙。
李彪[6]（2015）在《基于失效机理的复合材料层合板强度分析方法》文中提出当前复合材料在航空航天等工程结构中的使用率正处于快速增长阶段。与各向同性材料相比,复合材料具有构造复杂和损伤形式多样等特点,其失效模式之间相互作用,互为诱因。这种材料构成和损伤组合的复杂特性给复合材料的强度分析带来很大挑战。深入理解复合材料失效破坏机理,建立反映客观物理现象的强度分析方法对复合材料结构设计和使用维护十分必要,有助于降低结构试验测试成本,缩短研制周期,提高结构使用效率和安全性。本文以工程应用最为广泛的纤维增强复合材料层合板为研究对象,在层合板层间界面断裂、面内破坏强度理论和非线性本构关系等方面开展研究工作。论文首先研究了层合板层间断裂分析问题。针对层间界面断裂模拟时计算效率低、计算成本高等问题,提出一种适合与板壳单元配合使用,且能够考虑板壳平动和转动自由度以及板壳厚度的新型组合界面单元,并建立相应的三维板壳分层模型。推导了新型组合界面单元的有限元列式,给出双线性形式下单一型和混合型分层的本构关系,推导出组合界面单元的切线刚度矩阵,并在ABAQUS隐式用户自定义单元子程序UEL中予以实现。将组合界面单元用于模拟单一型和混合型分层问题。通过双悬臂梁（DCB）试验的模拟,重点考察了数值模拟中几种参数的选取及其对计算结果的影响。对末端缺口三点弯曲试验（3ENF）、混合模式弯曲试验（MMB）和单搭接胶接接头试验进行了数值模拟,并推导了解析计算公式,计算结果与有关文献中的试验结果及解析计算结果相吻合,表明组合界面单元能很好的模拟单一型和混合型分层损伤的起始和演化。其次研究了层合板的面内强度分析问题。建立了完整的基于复合材料层合板失效机制的强度理论。首先论述了复合材料就地效应及其重要性,推导了一种基于断裂力学假设的层合板就地强度计算方法。以有关文献中纤维压缩破坏机理的试验观察为基础,提出一种改进的纤维压缩失效预测模型,在保持LaRC系列强度理论中kink model基本特征的前提下对其进行改进,并增加一个强度准则来描述剪切驱动型纤维压缩破坏模式,使改进模型具有更好的适应性。针对树脂基体在横向压缩和面内剪切加载下的非线性力学行为,提出一种利用等效应变来考虑二者之间非线性叠加耦合效应的方法,并由此得到非线性本构关系。利用建立的强度理论和失效模式预测方法,对多种单向板和层合板在简单和复杂应力状态下的失效包线和应力应变曲线进行了理论预测,并讨论了关键参数选取的影响。结果表明,本文提出的强度理论全方位表现出较好的预测精度和适应性,能反映真实的试验现象和趋势。采用连续介质损伤力学（CDM）思想,建立一种基于失效机理的非线性损伤本构关系。结合层合板连续壳模型的特点,根据强度理论预测的不同失效模式特征提出对应的损伤退化方法,并针对许多细节问题给出详细的因应对策,在商业有限元软件ABAQUS的显式用户材料子程序VUMAT中予以程序实现。为了验证方法的可靠性,首先通过一个受载立方体的模拟进行了网格敏感性测试分析,然后通过模拟单向板偏轴压缩试验来验证非线性本构关系的合理性,再通过模拟文献中多种层合板的开孔压缩、开孔拉伸和增高型紧凑拉伸试验来表现方法的分析精度,分析各自的失效破坏过程和特征。数值模拟结果表明,本文方法具有较好的预测精度,能反映结构的真实力学行为和破坏形态。
李碧琛[7]（2014）在《CF/EP复合材料裂纹扩展的数值模拟与试验研究》文中提出碳纤维增强树脂基复合材料由于其高的比强度、比模量以及优异的可设计性，被广泛应用于机械设备、航空航天、以及海洋工程领域。但是近年来碳纤维增强树脂基复合材料断裂问题日益突出，严重影响了复合材料构件的使用安全。因此对碳纤维增强树脂基复合材料内的裂纹扩展进行研究具有非常重要的意义。本文首先选取作为复合材料基本单元的单胞模型，采用扩展有限元方法，从细观研究角度数值模拟分析了影响裂纹扩展的因素，包括纤维体积含量、纤维/基体界面强度以及纤维排布方式。获得了细观尺度下的裂纹扩展特征。结果表明较低的纤维体积含量以及较强的界面一定程度上有利于复合材料抵抗裂纹扩展，但是考虑到材料的刚度，纤维体积含量不宜过低，在本文中合理的纤维含量为40%。同时纤维的不均匀排布使得次裂纹易汇合成主裂纹，从而影响裂纹扩展路径。基于内聚力单元以及扩展有限元方法分别数值模拟了裂纹在复合材料层合板的层间扩展以及层内扩展，为层合结构复合材料的裂纹扩展研究提供了参考与借鉴。模拟结果显示层合板的铺层角度的选择以及各角度铺层所占体积百分比对层合板的裂纹扩展有着很大的影响。小角度铺层对于提高层合板初始裂纹扩展的极限载荷具有非常重要的作用。小角度铺层越多，层间拉伸极限载荷越大，同时层合板在单向拉伸时的首层破坏载荷越高。通过水压试验，确定了本文制备的用于水压试验的层合板试样在压强载荷作用下的裂纹扩展门槛值为10MPa，压强超过10MPa后，层合板仍然具有一定的承载能力。裂纹扩展方向为垂直于纤维方向。裂纹扩展特征与数值模拟结果一致，证明了数值模拟模型的正确性。
张舒[8]（2014）在《基于上浆法的界面设计及其对CFRP界面性能影响研究》文中进行了进一步梳理碳纤维增强环氧树脂基（CF/EP）复合材料因环氧树脂优异的力学性能和良好的工艺性成为航空航天用CFRP家族中重要一员，但是CF/EP的断裂韧性差且无法回收利用。碳纤维增强热塑性树脂基（CFRTP）复合材料具有韧性好、环境友好等优点，尤其是高性能热塑性树脂的快速发展促进了碳纤维增强热塑性树脂基复合材料在航空航天领域的应用，这也使得对CFRTP的基础研究显得尤为重要。界面是复合材料不可或缺的组成部分，界面性能在很大程度上决定着复合材料整体性能的发挥。对于CF/EP复合材料来说，界面结合强度较强，但结合韧性较差；对于CFRTP复合材料来说，界面因缺少化学键连接而使得界面结合强度较差。针对上述问题，本论文旨在通过界面设计实现CF/EP复合材料界面的增韧增强，实现碳纤维增强高性能热塑性树脂含二氮杂萘联苯聚醚酮（PPEK）复合材料界面的增强。碳纤维/PPEK复合材料界面剪切强度影响因素分析结果表明径向热残余应力对碳纤维增强PPEK复合材料界面剪切强度贡献超过80%，影响界面剪切强度的因素主要有纤维/树脂间的物理作用力、界面摩擦和热残余应力。针对界面剪切强度的影响因素可以有针对性的对界面进行设计。本论文中研发了一种新型耐高温热塑性上浆剂，并将其应用于碳纤维表面处理，提高了碳纤维的表面能，改善了碳纤维与PPEK树脂的浸润性，使得碳纤维/PPEK单丝复合材料的界面剪切强度提高了21.6%。在碳纤维表面引入碳纳米管所制备的碳纳米管/碳纤维多尺度纤维复合材料，相比与传统CFRP复合材料，具有更高的界面摩擦和机械啮合作用，从而使得复合材料的界面剪切强度得以提高。本论文中结合电泳沉积法和上浆法，通过调整电泳电极和电场形式等参数，开发出简便易行的制备碳纳米管/碳纤维多尺度纤维的工艺方法，所制备的碳纳米管/碳纤维多尺度纤维表面具有较高密度的碳纳米管。碳纳米管的存在使得碳纤维表面粗糙度得到了明显提高，使得碳纤维增强PPEK复合材料界面剪切强度相比于PPEK上浆的碳纤维复合材料提高了35.6%。本论文还对碳纳米管进行了化学修饰，提高了其在热塑性上浆剂中的分散性，制备了含有碳纳米管的上浆剂，并采用上浆的方法制备了碳纳米管/碳纤维多尺度纤维。采用含有碳纳米管的上浆剂上浆碳纤维所制备的碳纳米管/碳纤维多尺度纤维使得PPEK复合材料界面剪切强度提高18.5%。在上浆剂中引入可以在CF/EP界面发生化学反应的活性单体，并将改进后的上浆剂应用于碳纤维表面上浆，这使得上浆后的CF/EP复合材料在具有良好韧性的同时界面剪切强度也得到了增强。基于功能转化原理和Scheer-Nairn剪滞模型推导出了单丝复合材料界面弹性能释放率的计算公式，用来表征界面断裂韧性。计算结果表明，采用改进的热塑性上浆剂处理的碳纤维增强环氧树脂基复合材料界面弹性能释放率提高了56.1%。力学性能测试结果表明采用含有活性分子的热塑性上浆剂上浆后的CF/EP复合材料相比于普通商用碳纤维复合材料，界面剪切强度提高了15.5%，层间剪切强度提高了12.0%，II型层间断裂韧性提高了51.3%。使用热塑性上浆剂和含有碳纳米管的上浆剂对未上浆的碳纤维丝束进行批量上浆处理，得到的纤维丝束用来增强PPEK树脂，制备单向复合材料层合板，并对复合材料层合板的宏观力学性能进行表征。热塑性上浆剂和含有碳纳米管的上浆剂上浆碳纤维增强PPEK复合材料相比于商用碳纤维增强PPEK复合材料层间剪切强度提高分别提高36.6%和115.4%，冲击断裂功分别提高了22.2%和113.9%。层间剪切强度和冲击测试结果表明，对比商用的表面为环氧上浆剂的碳纤维复合材料，无论是热塑性上浆剂还是含有碳纳米管的热塑性上浆剂都可以有效提高碳纤维/PPEK复合材料的层间剪切强度和冲击断裂韧性。实验和理论分析证实，基于上浆法对碳纤维表面处理的界面设计可以有效的提高碳纤维/PPEK复合材料的界面/层间结合强度、提高碳纤维增强环氧树脂基复合材料的界面/层间断裂韧性；在碳纤维/PPEK界面引入碳纳米管可以显着提高复合材料的界面剪切强度和整体力学性能。基于上浆法的界面设计切实可行，并具有良好的工程推广前景。
何凡,林智育[9]（2014）在《复合材料层板疲劳分层扩展研究》文中研究说明为了分析复合材料层板疲劳分层扩展行为,基于Abaqus有限元分析平台,建立分层扩展复合材料层板有限元分析模型。选用基于能量释放率的分层扩展判据,结合剩余强度模型弱化材料性能,引入VUMAT用户子程序实现模型疲劳损伤失效的判断及材料刚度性能的折减,模拟含分层复合材料层板在疲劳压缩载荷作用下的分层扩展行为。结果表明:分层长度随着疲劳载荷地施加不断增大,但扩展速率逐渐减小,最终分层长度达到稳定值,与实验结果吻合良好。
张璐[10]（2012）在《含分层缺陷复合材料层合板分层扩展行为与数值模拟研究》文中研究指明纤维增强复合材料层合板由于其优异的力学性能已成为现代飞机工业中最重要的结构材料之一。但是在其制造过程中，常由于诸多不确定因素，使结构发生分层损伤，降低结构件承载能力及使用寿命，对于复合材料层合板结构而言分层损伤是一个不容忽视的安全隐患。本文以飞机实际构件中的典型分层缺陷为研究对象，针对飞机工业中应用较为广泛的碳纤维/环氧树脂材料体系，开展分层缺陷的理论分析、数值模拟及试验研究，旨在预报分层在压缩载荷及疲劳载荷作用下的扩展情况，定量分析分层缺陷对复合材料结构的影响，为工程应用提供评估理论及试验依据。针对飞机用复合材料在制造过程中产生的真实分层缺陷，通过统计与分析分层的特征参数，确立了具有工程实际研究价值的典型分层。并以典型分层为研究对象，在ABAQUS平台上以内聚力理论为基础，建立有限元计算模型，对压缩载荷作用下含分层缺陷复合材料层合板的分层屈曲及扩展行为进行预测。并且，通过开展层间力学性能试验及分层屈曲试验，验证了数值模型的有效性。并利用数值分析的方法，对试样长宽比、分层尺寸和分层厚度位置等分层参素对分层行为的影响进行定量分析，形成了分层参数敏感性的评价标准。此外，层合板结构的实际制备过程中，常由于不均匀的固化温度场及其固化残余应力以及树脂的不均匀分布，使一定范围的层合板区域内出现若干个分层，其分层间存在的作用关系尚无资料可寻。因此，在单一分层扩展行为研究的基础上，针对层合板制造过程中形成的多分层缺陷，以建立多分层许用容限为目的，在前述的内聚力模型基础上，从数值模拟的角度，首次开展了厚度位置和平面位置上双分层的扩展行为研究。确定了双分层的屈曲模式和分层间存在耦合作用，建立了分层间作用范围的三阶段理论，并从数值模拟的角度，详细讨论了影响分层间耦合作用及分层扩展行为的分层尺寸及厚度位置等因素。结构件在经历长期疲劳作用时，由于损伤的累积作用而导致的分层扩展给结构的使用安全带来巨大隐患。针对此问题，在所开展的静载荷基础上，开展了压缩疲劳试验，研究复合材料层合板的分层疲劳扩展特性，包括分层扩展速率和分层稳定长度。并采用有限元方法，计算了分层前缘的应变能释放率，并充分地考虑了各分量的作用，定量地分析载荷水平、分层尺寸和厚度位置等参数对分层疲劳扩展行为的影响。并采用扫描电镜对分层扩展路径的微观形貌进行表征，分析分层扩展行为的微观机制。同时，以分层疲劳扩展试验为基础，提出了一种简化的疲劳分层计算模型；通过试验数据的曲线拟合，确定了数值分析所需要的半经验参数。对贯穿分层的疲劳扩展行为进行数值模拟，利用前述试验验证了该简化模型定性预测分层疲劳扩展行为的有效性。此外，基于国际尚无针对复杂工况及实际分层的疲劳扩展计算案例，本文利用该简化模型成功地完成了压缩疲劳作用下的中心分层扩展特性预测，充分证明了该模型所具有的数值计算的可实现性和解决工程问题的实用性。
二、复合材料疲劳Ⅱ型层间裂纹扩展门槛值试验方法研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、复合材料疲劳Ⅱ型层间裂纹扩展门槛值试验方法研究（论文提纲范文）
（2）层间增韧复合材料性能及损伤控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 复合材料层间增韧研究现状 |
| 1.2.1 颗粒层间增韧 |
| 1.2.2 纳米纤维层间增韧 |
| 1.2.3 薄膜层间增韧 |
| 1.3 离散增韧研究现状 |
| 1.4 本课题主要研究内容 |
| 第二章 实验材料与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 原材料及性能参数 |
| 2.1.2 增韧膜的制备 |
| 2.1.3 层间增韧层合板的制备 |
| 2.2 实验方法及设备 |
| 2.2.1 I型断裂韧性测试 |
| 2.2.2 低速冲击实验 |
| 2.2.3 冲击后压缩实验 |
| 2.2.4 VIC-3D非接触式应变测量 |
| 2.2.5 弯曲性能测试 |
| 2.2.6 层间剪切性能测试 |
| 2.2.7 相图分析 |
| 2.2.8 微观断口分析 |
| 2.2.9 超声波C扫描测试 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 CFRP复合材料层间增韧结构优化 |
| 3.1 增韧膜厚度对层合板性能的影响 |
| 3.1.1 I型断裂韧性实验结果 |
| 3.1.2 冲击及冲击后压缩实验结果 |
| 3.1.3 弯曲实验结果 |
| 3.1.4 层间剪切实验结果 |
| 3.1.5 层间增韧机理分析 |
| 3.2 增韧膜位置对层合板性能的影响 |
| 3.2.1 冲击实验结果 |
| 3.2.2 冲击后压缩结果分析 |
| 3.3 增韧膜数量对层合板性能的影响 |
| 3.3.1 冲击及冲击后压缩实验结果 |
| 3.3.2 弯曲实验结果分析 |
| 3.3.3 最优增韧膜数量的确定 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于离散增韧的层合板冲击损伤控制 |
| 4.1 离散增韧结构设计 |
| 4.1.1 离散增韧膜形状的确定 |
| 4.1.2 离散增韧膜尺寸的确定 |
| 4.1.3 离散增韧膜位置的确定 |
| 4.2 冲击损伤分析 |
| 4.2.1 目视检查结果 |
| 4.2.2 载荷-时间曲线 |
| 4.3 冲击后压缩实验结果 |
| 4.3.1 冲击后压缩强度 |
| 4.3.2 应变云图分析 |
| 4.4 离散增韧机理分析 |
| 4.5 增韧结果对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
（3）纤维增强复合材料层合板分层扩展行为研究进展（论文提纲范文）
| 1 分层扩展行为的试验研究 |
| 1.1 单向板的层间断裂韧性测试方法和理论 |
| 1.1.1 I型层间断裂韧性测试方法和理论 |
| 1.1.2 II型层间断裂韧性测试方法和理论 |
| 1.1.3 I/II复合型层间断裂韧性测试方法和理论 |
| 1.2 多向层板分层扩展行为的试验研究 |
| 1.2.1 铺层方向对分层扩展行为的影响 |
| 1.2.2 纤维桥接对分层扩展行为的影响 |
| 2 分层扩展行为的理论研究 |
| 2.1 纤维桥接模型 |
| 2.2 分层扩展评价准则 |
| 2.3 疲劳分层模型 |
| 2.3.1 纤维桥接对疲劳分层扩展的影响 |
| 2.3.2 加载混合比对疲劳分层扩展的影响 |
| 2.3.3 裂纹闭合对疲劳分层扩展的影响 |
| 3 分层扩展的数值模拟研究 |
| 3.1 虚拟裂纹闭合技术 |
| 3.2 内聚力模型方法 |
| 3.2.1 起始界面刚度 |
| 3.2.2 内聚力单元尺寸 |
| 3.2.3 黏性系数 |
| 3.2.4 界面强度 |
| 3.2.5 内聚力模型应用 |
| 3.3 扩展有限元方法 |
| 4 结论与展望 |
（4）Z-pin增强复合材料加筋蒙皮结构力学性能及损伤机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 复合材料加筋壁板结构 |
| 1.2.1 成型及连接方法 |
| 1.2.2 屈曲及后屈曲承载性能 |
| 1.2.3 冲击损伤及损伤容限 |
| 1.2.4 疲劳性能 |
| 1.2.5 失效模式 |
| 1.3 复合材料三维增强技术概况 |
| 1.4 Z-pin增强技术国内外研究现状 |
| 1.4.1 Z-pin增强工艺方法及自动化 |
| 1.4.2 Z-pin增强复合材料力学性能研究 |
| 1.4.3 Z-pin增强机理研究 |
| 1.4.4 Z-pin连接技术研究 |
| 1.5 课题研究意义及主要内容 |
| 1.6 课题创新点 |
| 第二章 Z-pin层间增强机理及桥联效率分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验材料及设备 |
| 2.3 试验方法 |
| 2.3.1 Z-pin桥率试验 |
| 2.3.2 Z-pin拉伸试验 |
| 2.4 Z-pin增强机理 |
| 2.4.1 桥联力机制 |
| 2.4.2 能量耗散机制 |
| 2.5 Z-pin桥联作用影响因素分析 |
| 2.5.1 有限元模型 |
| 2.5.2 模型分析 |
| 2.6 加捻纤维增强Z-pin |
| 2.6.1 加捻纤维增强Z-pin的制备 |
| 2.6.2 Z-pin/层合板结合性能 |
| 2.6.3 Z-pin拉伸性能 |
| 2.6.4 大厚度构件增强工艺 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 Z-pin增强蒙皮/加筋粘接面静态抗脱粘性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 Z-pin增强蒙皮/加筋简化试样制备 |
| 3.2.1 试验材料及设备 |
| 3.2.2 制备方法 |
| 3.2.3 微观结构特征 |
| 3.3 试验方法 |
| 3.3.1 横向弯曲试验 |
| 3.3.2 横向拉伸试验 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 横向弯曲试验 |
| 3.4.1.1 载荷-位移关系 |
| 3.4.1.2 试验结果及分析 |
| 3.4.1.3 增强机理分析 |
| 3.4.2 横向拉伸试验 |
| 3.4.2.1 应力-应变关系 |
| 3.4.2.2 试验结果及分析 |
| 3.4.2.3 增强机理分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 Z-pin增强蒙皮/加筋静态脱粘有限元模拟及分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型的建立及验证 |
| 4.2.1 无Z-pin增强模型 |
| 4.2.1.1 内聚单元本构模型 |
| 4.2.1.2 收敛性分析 |
| 4.2.1.3 模型的验证 |
| 4.2.2 Z-pin增强条状模型 |
| 4.2.2.1 Z-pin增强区域内聚单元本构关系 |
| 4.2.2.2 模型的验证及分析 |
| 4.3 模型分析 |
| 4.3.1 边缘距离的影响 |
| 4.3.2 Z-pin植入间距的影响 |
| 4.3.3 Z-pin桥联作用参数的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 Z-pin增强蒙皮/加筋粘接面疲劳裂纹扩展机制研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验材料及设备 |
| 5.3 试验方法 |
| 5.3.1 横向拉伸疲劳试验 |
| 5.3.2 横向弯曲疲劳试验 |
| 5.4 结果与讨论 |
| 5.4.1 横向拉伸疲劳试验 |
| 5.4.1.1 疲劳裂纹形成 |
| 5.4.1.2 疲劳裂纹扩展 |
| 5.4.1.3 裂纹扩展路径 |
| 5.4.2 横向弯曲疲劳试验 |
| 5.4.2.1 疲劳裂纹形成 |
| 5.4.2.2 疲劳裂纹扩展 |
| 5.4.2.3 裂纹扩展路径 |
| 5.4.2.4 结构剩余承载性能 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 Z-pin增强航空用典型加筋蒙皮结构冲击损伤研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 试验材料及设备 |
| 6.3 Z-pin增强T型加筋蒙皮结构冲击损伤研究 |
| 6.3.1 试样制备及试验方法 |
| 6.3.2 试验结果与讨论 |
| 6.3.2.1 冲击力学响应 |
| 6.3.2.2 冲击损伤 |
| 6.3.2.3 剩余承载力 |
| 6.3.3 有限元模型分析 |
| 6.3.3.1 Hashin失效准则及损伤演化 |
| 6.3.3.2 界面失效准则定义 |
| 6.3.3.3 有限元模型的建立 |
| 6.3.3.4 模型验证与分析 |
| 6.4 Z-pin增强帽型加筋蒙皮结构冲击损伤研究 |
| 6.4.1 试样制备及试验方法 |
| 6.4.2 试验结果与讨论 |
| 6.4.2.1 冲击力学响应 |
| 6.4.2.2 冲击损伤 |
| 6.4.3 有限元模型分析 |
| 6.4.3.1 模型的建立 |
| 6.4.3.2 模型的验证与分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文工作总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（5）Z-pin增强单搭接头动态力学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 复合材料结构的基本连接形式 |
| 1.2 复合材料连接技术 |
| 1.3 Z-pin增强技术 |
| 1.3.1 Z-pin增强层合板 |
| 1.3.2 Z-pin增强连接构件 |
| 1.4 本课题研究意义及内容 |
| 第二章 Z-pin增强单搭接头结构成形工艺及试样制备 |
| 2.1 试验材料及设备 |
| 2.1.1 试验原材料 |
| 2.1.2 试验设备 |
| 2.2 Z-pin的制备及性能研究 |
| 2.2.1 Z-pin拉挤工艺 |
| 2.2.2 Z-pin性能研究 |
| 2.3 Z-pin植入工艺 |
| 2.4 Z-pin增强单搭接头固化成型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 Z-pin增强单搭接头冲击损伤有限元模拟 |
| 3.1 铺层单元失效准则 |
| 3.2 界面单元失效准则 |
| 3.3 有限元模型的建立 |
| 3.4 冲击分层损伤的分析 |
| 3.5 不同参数的搭接面分层面积分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 Z-pin增强单搭接头抗冲击性能 |
| 4.1 试验设备 |
| 4.2 冲击损伤面积研究 |
| 4.2.1 试验方法 |
| 4.2.2 试验结果与分析 |
| 4.3 冲击后拔脱性能研究 |
| 4.3.1 试验方法 |
| 4.3.2 试验结果与分析 |
| 4.4 冲击后剪切性能研究 |
| 4.4.1 试验方法 |
| 4.4.2 试验结果与分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 Z-pin增强单搭接头拉-拉疲劳性能 |
| 5.1 试验设备 |
| 5.2 拉-拉疲劳试验方法 |
| 5.3 疲劳寿命研究 |
| 5.3.1 Z-pin体积含量的影响 |
| 5.3.2 Z-pin直径的影响 |
| 5.4 接头疲劳剩余剪切强度研究 |
| 5.4.1 不同Z-pin参数下剩余剪切强度与加载周期 |
| 5.4.2 Z-pin体积含量的影响 |
| 5.4.3 Z-pin直径的影响 |
| 5.5 疲劳裂纹扩展率研究 |
| 5.5.1 疲劳裂纹扩展长度与疲劳加载周期 |
| 5.5.2 Z-pin体积含量的影响 |
| 5.5.3 Z-pin直径的影响 |
| 5.6 Z-pin破坏形式及形貌 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（6）基于失效机理的复合材料层合板强度分析方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 层合板层间分层研究现状 |
| 1.2.1 分层断裂表征方法 |
| 1.2.2 分层数值模拟方法 |
| 1.3 复合材料强度理论发展现状 |
| 1.3.1 World-Wide Failure Exercise(WWFE)简介 |
| 1.3.2 WWFE-II/III |
| 1.4 存在的问题 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 界面断裂分析的新型组合界面单元 |
| 2.1 新型组合界面单元公式推导 |
| 2.1.1 板壳分层有限元模型描述 |
| 2.1.2 刚性元关系 |
| 2.1.3 新型组合界面单元公式 |
| 2.2 组合界面单元的本构关系 |
| 2.2.1 单一型分层损伤本构关系 |
| 2.2.2 混合型分层损伤本构关系 |
| 2.3 组合界面单元切线刚度矩阵 |
| 2.4 黏性调整 |
| 2.5 积分方案的选择 |
| 2.6 建模方法 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 组合界面单元验证及数值算例 |
| 3.1 分层断裂试验的理论解 |
| 3.1.1 基本概念 |
| 3.1.2 修正梁理论解 |
| 3.1.3 通用理论解 |
| 3.2 组合界面单元参数研究 |
| 3.2.1 网格适应性验证 |
| 3.2.2 黏性调整参数选取 |
| 3.2.3 网格尺寸敏感性 |
| 3.3 数值算例 |
| 3.3.1 单元对比 |
| 3.3.2 刚度影响分析 |
| 3.3.3 ENF和MMB试验模拟 |
| 3.3.4 单搭接胶结接头失效模拟 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 复合材料层合板面内破坏强度理论 |
| 4.1 复合材料层合板的就地效应 |
| 4.1.1 Eshelby本征应变问题 |
| 4.1.2 基于断裂力学假设的就地强度计算方法 |
| 4.1.3 内嵌厚层的就地强度 |
| 4.1.4 内嵌薄层的就地强度 |
| 4.1.5 外表面层的就地强度 |
| 4.2 经典层合板理论 |
| 4.2.1 单层板的应力-应变关系 |
| 4.2.2 层合板的应力-应变关系 |
| 4.3 PUCK和LARC系列强度准则 |
| 4.3.1 Puck强度准则 |
| 4.3.2 LaRC系列强度准则 |
| 4.4 一种基于失效机理的非线性强度理论 |
| 4.4.1 非线性应力分析 |
| 4.4.2 基体失效 |
| 4.4.3 纤维失效 |
| 4.4.4 纤维压缩失效—一种改进模型 |
| 4.4.5 分层起始的近似估计 |
| 4.4.6 自适应的材料性能退化方法 |
| 4.4.7 强度分析流程 |
| 4.5 算例验证 |
| 4.5.1 单向板 σ22-τ12失效起始包线预测 |
| 4.5.2 单向板 σ11-τ12失效起始包线预测 |
| 4.5.3 角铺层板的压缩失效起始包线预测 |
| 4.5.4 单向板 σ11-σ22失效起始包线预测 |
| 4.5.5 层合板强度预测 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于失效机理的层合板失效分析方法 |
| 5.1 非线性本构关系及强度准则 |
| 5.2 基于CDM的面内损伤演化表征方法 |
| 5.2.1 基体损伤演化表征方法 |
| 5.2.2 纤维压缩损伤演化表征方法 |
| 5.2.3 纤维拉伸损伤演化方法 |
| 5.2.4 纤维压缩劈裂损伤演化表征方法 |
| 5.3 算例验证 |
| 5.3.1 网格敏感性测试 |
| 5.3.2 单向板偏轴压缩试验模拟 |
| 5.3.3 层合板开孔压缩试验（OHC）模拟 |
| 5.3.4 层合板开孔拉伸试验（OHT）模拟 |
| 5.3.5 增高型紧凑拉伸试验（OCT）模拟 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 全文工作总结 |
| 6.2 本文主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文和参加科研情况 |
（7）CF/EP复合材料裂纹扩展的数值模拟与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 复合材料损伤研究概述 |
| 1.2.1 渐进损伤研究 |
| 1.2.2 细观力学研究 |
| 1.3 复合材料裂纹扩展的研究现状 |
| 1.3.1 复合材料裂纹扩展的试验研究 |
| 1.3.2 复合材料裂纹扩展的数值研究 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 数值模拟的理论模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 内聚力模型理论 |
| 2.2.1 内聚力模型的概念及模型破坏形式 |
| 2.2.2 内聚力单元损伤起始准则 |
| 2.2.3 内聚力单元的损伤演化准则 |
| 2.3 扩展有限元模型理论 |
| 2.3.1 扩展有限元法的基本原理 |
| 2.3.2 扩展有限元法的损伤起始准则 |
| 2.3.3 扩展有限元法的损伤演化准则 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 细观复合材料裂纹的数值模拟研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 纯树脂的拉伸性能及断裂韧性 |
| 3.2.1 树脂浇铸体的制备 |
| 3.2.2 试验方法及试验结果 |
| 3.3 有限元建模 |
| 3.3.1 损伤起始与损伤演化 |
| 3.3.2 单胞模型的选取 |
| 3.4 模拟结果及分析 |
| 3.4.1 纤维体积含量对裂纹产生及扩展的影响 |
| 3.4.2 界面强度对裂纹产生与扩展的影响 |
| 3.4.3 纤维排布下的裂纹特征 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 层合结构复合材料裂纹扩展研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 复合材料单向板层间性能 |
| 4.2.1 层间拉伸性能 |
| 4.2.2 层间剪切性能 |
| 4.2.3 Ⅰ型断裂韧性 |
| 4.2.4 Ⅱ型断裂韧性 |
| 4.3 复合材料层合板层间裂纹扩展数值模拟 |
| 4.3.1 模型建立 |
| 4.3.2 模拟结果及分析 |
| 4.4 复合材料层合板层内裂纹扩展数值模拟 |
| 4.4.1 模型建立 |
| 4.4.2 模拟结果及分析 |
| 4.5 复合材料层合板水压试验 |
| 4.5.1 试样制备及试验装置 |
| 4.5.2 试验方案及试验结果 |
| 4.5.3 水压试验中复合材料裂纹扩展数值模拟 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（8）基于上浆法的界面设计及其对CFRP界面性能影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 碳纤维增强树脂基复合材料研究与应用现状 |
| 1.2.1 碳纤维与碳纤维增强树脂基复合材料概述 |
| 1.2.2 碳纤维/环氧树脂基复合材料应用与研究概述 |
| 1.2.3 碳纤维/热塑性树脂基复合材料应用与研究概述 |
| 1.3 碳纤维复合材料界面研究进展 |
| 1.3.1 界面的形成与作用 |
| 1.3.2 界面理论 |
| 1.3.3 界面结合强度研究方法 |
| 1.4 碳纤维表面处理研究进展 |
| 1.5 碳纤维上浆剂研究现状 |
| 1.6 碳纳米管/碳纤维多尺度纤维的制备方法 |
| 1.6.1 化学气相沉积法 |
| 1.6.2 电泳沉积法 |
| 1.6.3 化学接枝法 |
| 1.6.4 表面吸附法 |
| 1.6.5 上浆法 |
| 1.7 CFRP复合材料界面研究中存在的问题 |
| 1.8 本文的主要研究内容 |
| 第2章 材料体系设计与研究方法 |
| 2.1 实验原料 |
| 2.2 材料体系设计 |
| 2.2.1 热塑性上浆剂的制备与应用 |
| 2.2.2 含活性单体的热塑性上浆剂的制备与应用 |
| 2.2.3 碳纳米管/碳纤维多尺度纤维的制备 |
| 2.2.4 材料体系标注 |
| 2.3 材料性能研究方法 |
| 2.3.1 碳纤维表面粗糙度 |
| 2.3.2 碳纤维表面能与浸润性 |
| 2.3.3 复合材料界面剪切强度 |
| 2.3.4 复合材料层间剪切强度 |
| 2.3.5 复合材料II型层间断裂韧性 |
| 2.3.6 复合材料冲击试验 |
| 2.3.7 其他研究方法 |
| 第3章 热塑性上浆剂对碳纤维/PPEK界面性能影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 碳纤维/PPEK复合材料界面性能影响因素分析 |
| 3.3 热塑性上浆剂的制备与性能表征 |
| 3.3.1 热塑性上浆剂对碳纤维表面形貌影响 |
| 3.3.2 热塑性上浆剂对碳纤维表面化学组分影响 |
| 3.3.3 热塑性上浆剂对碳纤维耐热性影响 |
| 3.3.4 热塑性上浆剂对碳纤维表面能影响 |
| 3.3.5 热塑性上浆剂对国产碳纤维表面形貌的影响 |
| 3.4 热塑性上浆剂对碳纤维/PPEK界面性能的影响 |
| 3.4.1 热塑性上浆剂对浸润性影响 |
| 3.4.2 热塑性上浆剂对复合材料界面剪切强度影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 碳纳米管/碳纤维多尺度纤维的制备与表征 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电泳沉积结合上浆法制备碳纳米管/碳纤维多尺度纤维 |
| 4.2.1 电泳沉积法原理研究与影响因素分析 |
| 4.2.2 电泳沉积法的改进 |
| 4.2.3 电泳沉积与上浆法的结合 |
| 4.2.4 碳纳米管的化学处理与分散 |
| 4.3 电泳沉积结合上浆法制备的多尺度纤维表征 |
| 4.4 上浆法制备碳纳米管/碳纤维多尺度纤维 |
| 4.4.1 上浆法制备碳纳米管/碳纤维多尺度纤维原理 |
| 4.4.2 未上浆碳纤维表面化学结构表征 |
| 4.4.3 碳纳米管的胺化处理 |
| 4.4.4 胺化处理对上浆剂中碳纳米管分散性的影响 |
| 4.4.5 上浆法制备碳纳米管/碳纤维多尺度纤维 |
| 4.5 上浆法制备多尺度纤维的表征 |
| 4.5.1 上浆法制备碳纳米管/碳纤维多尺度纤维的表面形貌 |
| 4.5.2 上浆法制备碳纳米管/碳纤维多尺度纤维的BET比表面积 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 碳纤维/EP复合材料界面层设计与性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于上浆法的界面层设计 |
| 5.3 上浆剂对环氧树脂基复合材料界面微观力学性能影响 |
| 5.3.1 上浆剂对环氧树脂基复合材料界面剪切强度影响 |
| 5.3.2 上浆剂对环氧树脂基复合材料界面微脱粘断裂韧性影响 |
| 5.3.3 环氧树脂基复合材料界面微脱粘断裂韧性增强机理分析 |
| 5.4 上浆剂对环氧树脂基复合材料宏观力学性能影响 |
| 5.4.1 上浆剂对环氧树脂基复合材料层间剪切强度影响 |
| 5.4.2 上浆剂对环氧树脂基复合材料II型层间断裂韧性影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 多尺度纤维复合材料界面性能研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 电泳沉积结合上浆法制备多尺度纤维/PPEK界面性能研究 |
| 6.2.1 多尺度纤维与PPEK浸润性分析 |
| 6.2.2 多尺度纤维/PPEK界面剪切强度研究 |
| 6.3 上浆法制备的多尺度纤维/PPEK界面性能研究 |
| 6.3.1 多尺度纤维/PPEK复合材料界面剪切强度研究 |
| 6.3.2 多尺度纤维/PPEK复合材料界面破坏形貌分析 |
| 6.3.3 碳纳米管提高界面剪切强度作用机制分析 |
| 6.4 碳纤维/PPEK单向复合材料的制备 |
| 6.5 碳纤维/PPEK复合材料层间性能研究 |
| 6.5.1 碳纤维/PPEK复合材料层间剪切强度研究 |
| 6.5.2 层间剪切强度增强机理分析 |
| 6.6 碳纤维/PPEK复合材料抗冲击性研究 |
| 6.6.1 碳纤维/PPEK复合材料抗冲击性研究 |
| 6.6.2 碳纤维/PPEK复合材料冲击断裂机理分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（9）复合材料层板疲劳分层扩展研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 分层扩展判据 |
| 2 应变能释放率的计算 |
| 3 层板的疲劳损伤分析 |
| 3.1 疲劳剩余强度模型 |
| 3.2 疲劳破坏失效准则 |
| 1纤维拉裂 |
| 2纤维挤压 |
| 3基体拉裂 |
| 4基体挤压 |
| 5纤基剪切 |
| 3.3 材料性能突降准则 |
| 4 疲劳分层扩展分析流程 |
| 5 含一维分层损伤复合材料层板分层扩展分析 |
| 5.1 复合材料层板有限元模型的建立 |
| 5.2 实验结果与计算结果对比分析 |
| 6 含二维分层损伤复合材料层板分层扩展分析 |
| 6.1 复合材料层板有限元模型的建立 |
| 6.2 有限元模型边界条件及网格划分 |
| 6.3 计算结果分析 |
| 7 结论 |
（10）含分层缺陷复合材料层合板分层扩展行为与数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 复合材料分层缺陷的研究进展 |
| 1.2.1 复合材料的分层损伤 |
| 1.2.2 准静态下分层行为预测方法 |
| 1.2.3 分层疲劳扩展理论模型 |
| 1.2.4 复合材料层合板分层扩展行为研究 |
| 1.2.5 研究现状评述 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 含典型分层缺陷层合板分层屈曲及扩展行为的数值模拟与试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 典型分层缺陷的统计与分析 |
| 2.2.1 分层厚度位置（h/T） |
| 2.2.2 分层尺寸（l 与 b） |
| 2.2.3 分层形状/长宽比（l/b） |
| 2.2.4 典型分层 |
| 2.3 内聚力模型方法 |
| 2.3.1 双线性本构模型 |
| 2.3.2 损伤产生及损伤扩展 |
| 2.4 单向板层间力学性能测试 |
| 2.4.1 单向板制备 |
| 2.4.2 层间拉伸性能实验 |
| 2.4.3 层间剪切性能实验 |
| 2.4.4 I 型断裂韧性实验 |
| 2.4.5 II 型断裂韧性实验 |
| 2.5 层合板分层屈曲试验及数值模拟 |
| 2.5.1 含预埋分层层合板试验件的制备 |
| 2.5.2 分层屈曲试验 |
| 2.5.3 有限元建模 |
| 2.5.4 数值模拟结果与分析 |
| 2.6 分层屈曲及扩展影响因素分析 |
| 2.6.1 试样长宽比影响 |
| 2.6.2 分层尺寸影响 |
| 2.6.3 分层厚度位置影响 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 分层间耦合作用行为的数值模拟研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算模型 |
| 3.3 有限元建模 |
| 3.3.1 厚度位置含双分层复合材料层合板的有限元建模 |
| 3.3.2 平面位置含双分层复合材料层合板的有限元建模 |
| 3.4 数值结果与分析 |
| 3.4.1 分层屈曲模式及分层间耦合扩展行为 |
| 3.4.2 分层间距对分层行为的影响 |
| 3.4.3 分层厚度位置对分层行为的影响 |
| 3.4.4 分层尺寸对分层行为的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 复合材料层合板分层疲劳扩展行为试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验件制备及分层疲劳试验 |
| 4.2.1 层合板试验件的制备 |
| 4.2.2 分层疲劳试验 |
| 4.2.3 C 扫描无损检测 |
| 4.3 应变能释放率的计算 |
| 4.3.1 虚裂纹闭合技术（VCCT） |
| 4.3.2 计算结果与分析 |
| 4.4 试验结果与分析 |
| 4.4.1 不同加载水平 |
| 4.4.2 不同分层尺寸 |
| 4.4.3 不同厚度位置 |
| 4.5 微观形貌分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 复合材料层合板分层疲劳扩展行为的数值模拟研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 断裂力学方法 |
| 5.2.1 分层疲劳扩展速率 |
| 5.2.2 应变能释放率 |
| 5.2.3 损伤外推法 |
| 5.3 分层疲劳扩展判据 |
| 5.3.1 分层扩展起始准则 |
| 5.3.2 分层疲劳扩展准则 |
| 5.3.3 能量释放率准则 |
| 5.4 分层疲劳模型半经验参数的确定 |
| 5.4.1 半经验参数的数据基础 |
| 5.4.2 分层起始扩展参数的曲线拟合 |
| 5.4.3 Paris 法则参数的曲线拟合 |
| 5.5 有限元建模 |
| 5.5.1 含贯穿分层层合板的建模与模拟 |
| 5.5.2 含内部分层层合板的建模与模拟 |
| 5.6 数值模拟结果与分析 |
| 5.6.1 贯穿分层数值模拟结果与分析 |
| 5.6.2 内部分层数值模拟结果与分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
四、复合材料疲劳Ⅱ型层间裂纹扩展门槛值试验方法研究（论文参考文献）
- [1]斜纹编织碳纤维/环氧树脂复合材料Ⅱ型分层性能及损伤演化表征[J]. 云新尧,梁朝虎,宋伟科. 复合材料学报, 2020(10)
- [2]层间增韧复合材料性能及损伤控制研究[D]. 刘梦瑶. 中国民航大学, 2018(02)
- [3]纤维增强复合材料层合板分层扩展行为研究进展[J]. 赵丽滨,龚愉,张建宇. 航空学报, 2019(01)
- [4]Z-pin增强复合材料加筋蒙皮结构力学性能及损伤机理研究[D]. 张向阳. 南京航空航天大学, 2017(01)
- [5]Z-pin增强单搭接头动态力学性能研究[D]. 许爱华. 南京航空航天大学, 2017(03)
- [6]基于失效机理的复合材料层合板强度分析方法[D]. 李彪. 西北工业大学, 2015(01)
- [7]CF/EP复合材料裂纹扩展的数值模拟与试验研究[D]. 李碧琛. 哈尔滨工业大学, 2014(07)
- [8]基于上浆法的界面设计及其对CFRP界面性能影响研究[D]. 张舒. 哈尔滨工业大学, 2014(01)
- [9]复合材料层板疲劳分层扩展研究[J]. 何凡,林智育. 航空工程进展, 2014(01)
- [10]含分层缺陷复合材料层合板分层扩展行为与数值模拟研究[D]. 张璐. 哈尔滨工业大学, 2012(03)