船舶用复合材料变刚度层合板屈曲性能研究开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

复合材料领域经历了不断的演变,近年来,在上一代商用飞机中加入了由这些材料制成的高达50%的部件[1]。复合材料的代表产品之一,纤维增强层合板(复合材料层合板)具有较高的机械性能,因此作为先进的轻质结构的组成部分,它们的应用至关重要[2]。复合材料最显著的特征,是其优异的可设计性。传统的复合材料层合板纤维铺放角和厚度是固定值,因此,它的性能不会发生变化。从力学性能的角度看,传统的复合材料层合板的刚度是一个定值。在船舶日常航行中,会面对着及其复杂的环境条件,而传统的复合材料层合板的力学性能是固定不变的,这就不利于复合材料层合板在船舶上的应用。针对这种情况,变刚度复合材料层合板的概念孕育而出。变刚度复合材料层合板概念最早由hyer等和gurdal等提出,通过引入变角度的曲线纤维可改变层合板的应力分布情况,实现构件承载能力的提升[3]

变刚度复合材料层合板通常是通过自动铺丝技术得到的。自动铺丝技术是指在多坐标自动铺丝机的控制下,铺丝头将多束预浸丝束通过放卷、导向、传输、压紧、切割、辊压等功能在压辊下集束成带,并按照计算机规划的轨迹进行铺层的自动化铺放。在铺放过程可实现预浸丝束的单独控制,实现增减丝束,并可实现转弯铺放[4]。自动铺丝设备如图所示。


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2. 研究的基本内容与方案

1.基本内容和方案

1. 材料选择:理想的复合材料变刚度层合板,即层合板之间不存在间隙和重复等缺陷。材料体系为环氧树脂/玻璃纤维,材料的工程参数为e1=25.8gpa,e2=e3=3.4gpa,g12=g13=g23=5.6gpa,υ121323=0.2。

2. 使用线性函数法来描述纤维铺放轨迹。在层合板中心点位置建立直角坐标系。首先定义纤维参考路径曲线,该曲线过原点并关于原点对称,设在原点处纤维铺放角度为t0,横坐标为d处(d为层合板边长的一半)的纤维铺放角度为t1,与x轴的夹角


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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,确定技术方案,并完成开题报告。

第4-6周:完成变动复合材料纤维轨迹规划方程推导方法。

第7-8周:熟悉abaqus软件基本操作。

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4. 参考文献(12篇以上)

参考文献

[1] soriano a, díaz j. failure analysis of variable stiffness composite plates using continuum damage mechanics models[j]. composite structures, 2018, 184: 1071-1080.

[2] oliveri v, milazzo a. a rayleigh-ritz approach for postbuckling analysis of variable angle tow composite stiffened panels[j]. computers amp; structures, 2018, 196: 263-276.

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