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试谈量纲三维正交机织玻璃纤维复合材料动态性能和抗侵彻规律查抄袭率怎么

收藏本文 2024-03-04 点赞:27129 浏览:113633 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:三维正交机织复合材料是一种先进复合材料,由于其在厚度方向引入了增强纤维,克服了复合材料层间性能弱的缺点,有效地改善了材料整体力学性能,具有更好的抗撕裂、抗侵彻、及高吸能等优异性能,广泛运用于航空航天、防护工程、汽车制造等领域。本论文中,采取实验、工程浅析策略、数值模拟和量纲浅析相结合的策略,系统地探讨了三维正交机织E玻璃纤维/环氧树脂复合材料动态力学性能和抗侵彻性能。通过MTS和SHPB实验装置系统地探讨三维正交机织玻璃纤维/环氧树脂复合材料一维应力下的动、静态实验力学性能,得到其在不同应变率、不同方向上的应力-应变曲线,根据实验数据给出了该材料强度及破坏应变随应变率的变化规律的数学表达形式,表明该材料具有显著的应变率效应和各向异性特点。宏观上,提出了一个依赖应变、应变率的损伤弱化因子,用粘弹性模量降低度量来表征材料的损伤弱化效应,并将其引入到非线性粘弹性模型中,得到了应变率相关且考虑损伤弱化效应的一维应力动态粘弹性本构联系。以细观上,浅析了该材料变形历程中破坏的压剪耦合机理,基于“有核长大”思想和“等效微孔洞系统”概念,给出了损伤的严格细观统计学定义,并导出了材料压剪耦合损伤演化方程的一般形式;同时,将其引入表征复合材料的非线性弹性/Maxwell粘弹性本构模型,通过最小二乘法对实验数据进行优化拟合,得到了该材料应变率相关的含损伤本构联系的一种新形式。利用弹道冲击装置对三维正交机织E玻璃纤维/环氧树脂复合材料进行弹道侵彻实验,得到了不同因素对该材料的抗侵彻性能和破坏方式的影响规律。以弹丸贯穿靶板的能量守恒为出发点提出了超临界耗能概念,并由此提出一种计及钢球贯穿靶板耗能速度效应的超临界耗能浅析模型,利用泰勒级数展开,给出了一种简单实用的能量浅析模型计算公式,并以此模型和完全贯穿区实验数据为基础,通过最小二乘法拟合,确定了浅析模型中的有关参数,以而成功地预测了靶板的V50值。同时,采取LS-DYNA商业软件模拟了球形弹、柱形弹侵彻该材料的历程,给出了侵彻历程中弹丸的速度和加速度的变化时程曲线,探讨了弹丸侵彻阻力的变化情况与靶板吸能方式之间的联系,模拟结果与实验结果符合较好。在弹道工程浅析策略上,以改善的横观各向同性材料本构联系为基础,考虑了各向异性修正和材料本身的应变率效应,将球腔模型和柱腔模型结合起来,得到了一种准一维工程浅析策略。自编程序计算浅析了弹丸侵彻三维正交机织玻璃纤维复合材料靶板的不足,给出了弹丸剩余速度与侵彻深度联系的规律性结论,结果与弹道实验符合较好,并将其结果与LS-DYNA的模拟结果比较,基本一致,证明了该策略的简明高效性。最后,将量纲浅析策略运用到三维正交机织复合材料的贯穿不足中,得到其抗贯穿模型律,进而分别讨论了两类不足的相似律,给出了在相同弹丸打击速度下最大侵彻深度与弹丸尺寸的联系和弹丸无量纲剩余速度与无量纲靶板厚度及无量纲的入射速度的联系,浅析结果和弹道贯穿实验数据具有较好的一致性。关键词:三维正交机织论文应变率效应论文非线性论文抗贯穿论文横观各向同性论文量纲浅析论文

    致谢5-6

    摘要6-8

    Abstract8-13

    第一章 绪论13-29

    1.1 引言13-16

    1.2 机织复合材料的工艺16-18

    1.3 玻璃纤维增强复合材料的运用18-20

    1.4 三维纤维增强复合材料高应变率下动态力学性能探讨20-22

    1.5 三维纤维增强复合材料抗侵彻性能探讨22-23

    1.6 纤维增强复合材料高速贯穿的浅析策略探讨概况23-26

    1.7 本论文主要工作26-29

    第二章 三维正交机织玻璃纤维复合材料力学行为实验探讨29-39

    2.1 引言29

    2.2 实验材料29

    2.3 实验装置和原理29-34

    2.4 实验结果和浅析34-37

    2.4.1 三维E玻璃纤维复合材料的应变率效应34-36

    2.4.2 三维E玻璃纤维复合材料破坏方式浅析讨论36-37

    2.5 本章小结37-39

    第三章 含损伤的一维应力动静态应力应变联系和本构拟合39-51

    3.1 引言39

    3.2 动、静态实验结果与浅析39-41

    3.2.1 准静态实验结果及浅析39-40

    3.2.2 动态实验结果及浅析40-41

    3.3 黏弹性本构模型及其拟合41-44

    3.3.1 黏弹性本构模型41-43

    3.3.2 拟合结果比较43-44

    3.4 损伤演化方程44-49

    3.4.1 损伤演化方程45-47

    3.4.2 含损伤演化的黏弹性本构方程拟合47-49

    3.5 本章小结49-51

    第四章 三维正交机织玻璃纤维复合材料弹道实验和数值模拟探讨51-85

    4.1 引言51-52

    4.2 弹道实验52-56

    4.2.1 实验材料和实验装置52-55

    4.2.2 实验结果55-56

    4.3 实验结果浅析56-60

    4.3.1 不同厚度靶板下剩余速度-入射速度联系56-58

    4.3.2 不同厚度靶板下弹丸能量损失-入射速度联系58-59

    4.3.3 不同弹丸形状贯穿能力的比较与评估59-60

    4.4 通过实验确定弹道极限Vc(V50)---钢球60-62

    4.4.1 通过上下调整速度法直接测量V5061

    4.4.2 通过贯穿实验和能量守恒得到V5061-62

    4.5 超临界耗能的能量浅析模型确定(V50)62-64

    4.6 破坏方式浅析64-67

    4.6.1 损伤64-65

    4.6.2 靶板弹孔与变形65-67

    4.7 三维正交机织复合材料侵彻贯穿不足的数值模拟67-83

    4.7.1 几何模型68

    4.7.2 材料模型68-71

    4.7.3 有限厚靶板抗侵彻数值模拟的结果及浅析71-82

    4.7.4 半无限厚靶板侵彻深度浅析与讨论82-83

    4.8 本章小结83-85

    第五章 三维正交机织复合材料的工程浅析策略探讨85-109

    5.1 引言85

    5.2 基本检测定及基本方程85-97

    5.2.1 基本检测定85-86

    5.2.2 材料的本构联系86-95

    5.2.3 运动学方程95-96

    5.2.4 基本方程96-97

    5.3 基于球腔模型的三维正交机织复合靶的侵彻力浅析97-101

    5.4 三维正交机织复合靶的一维工程近似策略的数值模拟101-106

    5.4.1 钢球弹丸与靶板的材料参数101

    5.4.2 工程近似策略的计算结果与浅析101-105

    5.4.3 弹道极限速度V50预测浅析比较105-106

    5.5 本章小结106-109

    第六章 三维正交机织玻璃纤维复合材料的冲击相似律探讨109-123

    6.1 引言109-110

    6.2 三维正交机织复合材料靶板冲击相似律模型的建立110-117

    6.2.1 量纲浅析及第一不足的解决111-114

    6.2.2 第二不足的解决114-117

    6.3 侵彻三维正交机织复合材料靶板相似性验证117-121

    6.3.1 侵彻半无限厚靶板的相似性浅析117-119

    6.3.2 侵彻一定厚度靶板的剩余速度119-121

    6.4 本章小结121-123

    第七章 全文总结和展望123-127

    7.1 全文总结123-126

    7.2 未来展望126-127

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