復(fù)合材料殼體承壓性能分析

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 水下航行器輕量化的意義 1
1.2 纖維復(fù)合材料耐壓結(jié)構(gòu)應(yīng)用現(xiàn)狀 3
1.2.1 屈*行為 4
1.2.2 損傷行為 6
1.2.3 承壓性能測(cè)試 9
1.3 當(dāng)前存在的問(wèn)題和不足 11
第2章 特征值屈* 12
2.1 靜水壓力下的殼體屈*控制方程 12
2.1.1 平衡方程 13
2.1.2 本構(gòu)方程 14
2.1.3 幾何方程 16
2.1.4 控制方程及求解 16
2.2 三角類(lèi)形函數(shù) 18
2.2.1 邊界條件和屈*特征 18
2.2.2 殘差及特征方程 20
2.3 梁振動(dòng)模態(tài)形函數(shù) 23
2.3.1 邊界條件和屈*特征 23
2.3.2 殘差及特征方程 26
2.4 數(shù)值分析與驗(yàn)證 29
2.4.1 數(shù)值分析 29
2.4.2 對(duì)比驗(yàn)證 32
2.5 本章小結(jié) 36
第3章 屈*特性 37
3.1 幾何因素對(duì)穩(wěn)定性的影響 37
3.1.1 徑厚比對(duì)穩(wěn)定性的影響 37
3.1.2 長(zhǎng)徑比對(duì)穩(wěn)定性的影響 41
3.2 剛度系數(shù)對(duì)穩(wěn)定性的影響 44
3.2.1 不同徑厚比下剛度系數(shù)對(duì)穩(wěn)定性的影響 44
3.2.2 不同纏繞方式下剛度系數(shù)對(duì)穩(wěn)定性的影響 46
3.3 纖維纏繞角度和層數(shù)對(duì)穩(wěn)定性的影響 50
3.3.1 穩(wěn)定性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)方法 50
3.3.2 纖維纏繞角度和對(duì)應(yīng)層數(shù)對(duì)臨界失穩(wěn)載荷的影響 51
3.4 本章小結(jié) 56
第4章 面內(nèi)損傷 57
4.1 面內(nèi)損傷數(shù)值模型 57
4.1.1 連續(xù)線(xiàn)性退化策略 57
4.1.2 有限元模型 63
4.1.3 面內(nèi)損傷模型驗(yàn)證 64
4.2 殼體幾何尺寸對(duì)面內(nèi)損傷的影響 65
4.2.1 殼體厚度與長(zhǎng)度對(duì)損傷的影響 65
4.2.2 幾何尺寸對(duì)殼體強(qiáng)度與穩(wěn)定性的影響 71
4.3 纏繞角度對(duì)面內(nèi)損傷的影響 75
4.3.1 纏繞角度對(duì)短殼體的影響 75
4.3.2 纏繞角度對(duì)長(zhǎng)殼體的影響 79
4.4 本章小結(jié) 83
第5章 分層損傷 84
5.1 分層損傷數(shù)值模型 84
5.1.1 含初始分層損傷的數(shù)值模型 85
5.1.2 無(wú)初始損傷的數(shù)值模型 87
5.1.3 分層損傷模型驗(yàn)證 89
5.2 分層損傷的影響因素 91
5.2.1 初始分層損傷形狀與面積的影響 92
5.2.2 初始分層損傷深度的影響 99
5.2.3 纏繞角度對(duì)分層擴(kuò)展的影響 104
5.3 本章小結(jié) 108
第6章 承壓性能優(yōu)化和增強(qiáng) 110
6.1 強(qiáng)度準(zhǔn)則 110
6.1.1 Tsai-Wu失效準(zhǔn)則 110
6.1.2 屈*變形 113
6.1.3 失效路徑 116
6.2 纖維纏繞角度和層數(shù)對(duì)強(qiáng)度的影響 117
6.2.1 強(qiáng)度分析平臺(tái) 118
6.2.2 不同壁厚時(shí)纖維纏繞角度和層數(shù)對(duì)強(qiáng)度的影響 119
6.3 承壓性能優(yōu)化 120
6.3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)平臺(tái) 120
6.3.2 碳纖維圓柱殼體 122
6.3.3 硼纖維圓柱殼體 128
6.3.4 玻璃纖維圓柱殼體 133
6.4 鋁合金內(nèi)襯增強(qiáng) 138
6.4.1 鋁合金內(nèi)襯增強(qiáng)碳纖維圓柱殼體 139
6.4.2 鋁合金內(nèi)襯增強(qiáng)硼纖維圓柱殼體 142
6.4.3 鋁合金內(nèi)襯增強(qiáng)玻璃纖維圓柱殼體 145
6.5 鈦合金內(nèi)襯增強(qiáng) 148
6.5.1 鈦合金內(nèi)襯增強(qiáng)碳纖維圓柱殼體 148
6.5.2 鈦合金內(nèi)襯增強(qiáng)硼纖維圓柱殼體 150
6.5.3 鈦合金內(nèi)襯增強(qiáng)玻璃纖維圓柱殼體 151
6.6 兩種增強(qiáng)方式對(duì)比 152
6.7 本章小結(jié) 153
第7章 無(wú)觀測(cè)條件下殼體承壓性能測(cè)試 155
7.1 試驗(yàn)系統(tǒng)組成及測(cè)試方法 155
7.1.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ?155
7.1.2 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 158
7.1.3 試驗(yàn)流程 159
7.1.4 試驗(yàn)工況 161
7.2 碳纖維圓柱殼體靜力行為 162
7.2.1 殼體的應(yīng)變 162
7.2.2 裙邊的應(yīng)變 165
7.2.3 封頭的應(yīng)變 166
7.2.4 殼體的應(yīng)力 168
7.2.5 殼體的位移 170
7.3 碳纖維圓柱殼體非線(xiàn)性行為 171
7.3.1 殼體的環(huán)向應(yīng)變非線(xiàn)性 171
7.3.2 殼體的軸向應(yīng)變非線(xiàn)性 175
7.3.3 裙邊的環(huán)向應(yīng)變非線(xiàn)性 177
7.4 殼體承壓性能與殘余沖擊力 178
7.4.1 殼體承壓性能 178
7.4.2 殘余沖擊力 178
7.5 本章小結(jié) 179
第8章 可視化條件下殼體承壓性能測(cè)試 181
8.1 可視化測(cè)試系統(tǒng)和等效邊界 181
8.1.1 可視化測(cè)試系統(tǒng) 181
8.1.2 等效邊界條件下屈*解析方案 183
8.2 鋁合金圓柱殼體屈*行為 189
8.2.1 鋁合金圓柱殼體線(xiàn)性屈* 190
8.2.2 鋁合金圓柱殼體非線(xiàn)性屈* 193
8.2.3 鋁合金圓柱殼體屈*形貌 195
8.2.4 鋁合金圓柱殼體測(cè)點(diǎn)應(yīng)變 197
8.2.5 鋁合金圓柱殼體屈*載荷 201
8.3 碳纖維復(fù)合材料圓柱殼體屈*行為 201
8.3.1 碳纖維復(fù)合材料圓柱殼體線(xiàn)性屈* 201
8.3.2 碳纖維復(fù)合材料圓柱殼體非線(xiàn)性屈* 204
8.3.3 碳纖維復(fù)合材料圓柱殼體屈*形貌 208
8.3.4 碳纖維復(fù)合材料圓柱殼體測(cè)點(diǎn)應(yīng)變 211
8.3.5 碳纖維復(fù)合材料圓柱殼體屈*載荷 215
8.4 SiC陶瓷圓柱殼體屈*行為 216
8.4.1 SiC陶瓷圓柱殼體線(xiàn)性屈* 216
8.4.2 SiC陶瓷圓柱殼體非線(xiàn)性屈* 219
8.4.3 SiC陶瓷圓柱殼體屈*形貌 220
8.4.4 SiC陶瓷圓柱殼體測(cè)點(diǎn)應(yīng)變 221
8.4.5 SiC陶瓷圓柱殼體屈*載荷 224
8.5 本章小結(jié) 225
參考文獻(xiàn) 226