毕业设计（论文）-纤维增强复合材料的细观疲劳损伤研究

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1、东北农业大学学士学位论文学号：纤维增强复合材料的细观疲劳损伤研究学生姓名：指导教师：所在院系：工程学院所学专业：农业机械化及其自动化研究方向：中国·哈尔滨2015年5月NEAUDissertationofBachelorDegreeNumber:ATHEMESOFATIGUEDAMAGERESEARCHONFIBERREINFORCEDCOMPOSITEMATERIALSStudentName:Supervisor:Departmentandfaculty:EngineeringcollegeMajor:Agr

2、iculturalMechanizationanditsautomationOrientation:AgriculturalMechanizationEngineeringNortheastAgriculturalUniversityHarbin·ChinaMay2015摘要摘要纤维增强树脂基复合材料作为先进复合材料的典型代表具有高比模、高比强、耐腐蚀、耐高温、耐疲劳、性能可设计等诸多优良性能，被广泛应用于航天、航空、船舶、汽车等各领域。复合材料越来越广泛的应用使得其疲劳问题的研究越来越受到人们的关注。在复合材

3、料的结构设计和分析中，对其使用性能进行评估和预测已然成为一项重要内容。因此，从理论和工程实践两方面来说，对复合材料结构的疲劳行为和寿命预测方法的研究都具有重要意义。本文从细观尺度出发，通过研究纤维增强复合材料的疲劳损伤机理，预测复合材料层板的疲劳寿命。具体研究工作如下：在细观尺度上，在单轴拉伸疲劳载荷作用下，将纤维增强复合材料单向板面内损伤分为轴向(沿纤维方向)、横向(垂直纤维方向)和面内基纤界面剪切三种损伤模式，建立含损伤复合材料单向板本构方程。以不可逆热动力学理论为基础，建立考虑面内轴向、横向和剪切作用的三

4、种损伤演化方程。分别利用玻璃纤维增强复合材料0º、90º和45º单向板疲劳试验拟合面内轴向、横向和剪切损伤演化方程参数。在上述理论分析的基础上，提出考虑面内轴向、横向和剪切损伤模式的疲劳失效判据，建立纤维增强复合材料单向板的细观疲劳损伤模型，利用数值解法预测纤维增强复合材料任意铺层单向板的疲劳寿命并与试验结果比较，验证模型的正确性。关键词：纤维增强复合材料单向板；拉-拉疲劳载荷；细观损伤；疲劳寿命-26-AbstractThemesofatiguedamageresearchofFiberreinforcedc

5、ompositematerialsAbstractFiberreinforcedcompositematerialshaveadvantagesofhighspecificstrength,highspecificmodulus,hightemperatureresistance,corrosionresistance,fatigueresistanceandperformancedesignable,whicharearepresentativeofadvancedmaterials.Nowithasbeen

6、widelyusedinaviation,aerospace,automobile,shipfieldsetc.Thefatigueproblemofcompositematerialshasattractedmoreattention.Thefatiguelifepredictionanditsperformanceevaluationofcompositeshavebecomeanimportantcontent.Therefore,itisnecessarytostudythefatiguebehavio

7、randtopredictfatiguelifeofcompositesinboththeoreticalandpracticalfields.Inthispaper,theresearchoffatiguedamagemechanismandlifepredictionoffiberreinforcedcompositematerialsarestudiedonmeso-scale.Themainresearchworkisasfollows:thedamagemodesofunidirectionalfib

8、erreinforcedcompositematerialsinplanearedividedinto:damagealongaxialdirection,damagealongtransversedirectionanddamageofinterfacialshearunderuniaxialtensilefatigueloading.Theconstitutiveequations