低速载荷下机织层合碳纤维复合材料损伤及其仿真研究

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1、分基类号：U465.6单位代码：10183低研究生学号：2015421030密级：公开速载荷下机织层合碳吉林大学纤维复博士学位论文合材料损伤低速载荷下机织层合碳纤维复合材料损伤及其仿真研究及其仿NumericalandExperimentalStudyonDamageBehaviorofWoven真研CarbonFiberLaminatedCompositesunderLowVelocityLoading究作者姓名：敖文宏敖文专业：机械工程（车身工程）宏研究方向：车身设计理论与轻量化技术指导教师：

2、庄蔚敏教授吉林培养单位：汽车工程学院大学2018年6月—————————————————————————————————————低速载荷下机织层合碳纤维复合材料损伤及其仿真研究—————————————————————————————————————NumericalandExperimentalStudyonDamageBehaviorofWovenCarbonFiberLaminatedCompositesunderLowVelocityLoading—————————————————————

3、————————————————作者姓名：敖文宏专业名称：机械工程（车身工程）研究方向：车身设计理论与轻量化技术指导教师：庄蔚敏教授学位类别：工学博士培养单位：汽车工程学院论文答辩日期：年月日授予学位日期：年月日答辩委员会组成：姓名职称工作单位主席母德强教授长春工业大学委员闵海涛教授吉林大学张君媛教授吉林大学陈鑫教授吉林大学张国玉教授长春理工大学未经本论文作者的书面授权，依法收存和保管本论文书面版本、电子版本的任何单位和个人，均不得对本论文的全部或部分内容进行任何形式的复制、修改、发行、出租、改编

4、等有碍作者著作权的商业性使用（但纯学术性使用不在此限）。否则，应承担侵权的法律责任。吉林大学博士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿声明研究生院：本人同意《中国优秀博硕士学

5、位论文全文数据库》出版章程的内容，愿意将本人的学位论文委托研究生院向中国学术期刊（光盘版）电子杂志社的《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》投稿，希望《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》给予出版，并同意在《中国博硕士学位论文评价数据库》和CNKI系列数据库中使用，同意按章程规定享受相关权益。论文级别：□硕士■博士学科专业：机械工程（车身工程）论文题目：低速载荷下机织层合碳纤维复合材料损伤及其仿真研究作者签名：指导教师签名：年月日作者联系地址（邮编）：长春市人民大街5988号吉林大学南岭校区能源动力大

6、楼车身工程系517室（130025）作者联系电话：13756032629摘要低速载荷下机织层合碳纤维复合材料损伤及其仿真研究机织层合碳纤维复合材料(CFRP)近年来广泛应用于航空、汽车、能源、医学等领域，特别是在汽车行业中发展迅速。相较于传统金属材料，机织层合碳纤维复合材料的优势主要在于：(1)密度小，比强度、比模量高；(2)集成度高，减少零部件数量，适用于车身曲面造型；(3)具有良好的抗冲击性；(4)阻尼高，抗振性能好；(5)抗疲劳性能好。机织层合碳纤维复合材料较单向带，不仅提高了碳纤维复合材料

7、的层内特性，而且改善了材料的抗冲击性能。然而，机织层合碳纤维复合材料具有更复杂的损伤特性。在不同的低速载荷作用下，机织层合碳纤维复合材料会产生多种微观损伤，损伤的差异性和不可逆性会严重降低机织层合碳纤维复合材料在使用过程中的力学性能。因此，研究机织层合碳纤维复合材料的结构、性能和损伤的相关性，是机织层合碳纤维复合材料重要研究方向。本文通过机织层合碳纤维复合材料损伤的仿真模拟和相关试验，研究在多种低速载荷下机织层合碳纤维复合材料的力学性能、损伤机理和失效形式之间的关联规律。从宏观角度研究机织层合碳纤

8、维复合材料微观损伤行为，为机织层合碳纤维复合材料损伤及其有限元仿真研究提供理论基础与技术支持。第一，本文研究了机织层合碳纤维复合材料损伤力学模型相关的各向异性弹性力学基本理论和连续介质损伤力学理论，又介绍了机织层合碳纤维复合材料基本损伤理论及其仿真基础，主要包括：机织层合碳纤维复合材料的损伤断裂基础，裂纹扩展基础、层间损伤模型和失效准则等。第二，本文基于连续介质损伤力学建立了机织层合碳纤维复合材料损伤模型，此损伤模型改进了MatzenmillerLublinerTaylor(MLT