含分层缺陷层合板分层疲劳性能试验研究.pdf

国内图书分类号:TB332 学校代码:10213
国际图书分类号:620 密级:公开






工学硕士学位论文


含分层缺陷层合板分层疲劳性能的
试验研究






硕士研究生:陈春露
导师:刘文博教授
申请学位:工学硕士
学科:材料学
所在单位:材料科学与工程学院
答辩日期:2011 年 6 月
授予学位单位:哈尔滨工业大学
Classifued Index: TB332
: 620




Dissertation for the Master Degree in Engineering



STUDY ON FATIGUR DELAMINATION OF
POSITES WITH PRE-CRACK








Candidate: Chen Chunlu
Supervisor: Prof. Liu Wenbo
Academic Degree Applied for: Master of Engineering
Speciality: Materials Science
Affiliation: School of Materials Sci.&Eng.
Date of Defence: June, 2011
Degree-Conferring-Institution: Harbin Institute of Technology
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘要
复合材料层合板在服役环境下,反复作用的疲劳载荷使其容易发生分层疲
劳损伤,使其结构在低于设计值时发生破坏,影响其作为主承力构件的使用性
能。故研究复合材料层合板在疲劳载荷下的分层疲劳扩展性能具有十分重要的
工程意义。
首先优化了复合材料板的制备工艺,制备出符合要求的带预埋分层缺陷的
复合材料单向板和层合板。
对单向板和层合板进行了一系列层间性能测试,并分别对单向板和层合板
进行了静压缩性能测试和模拟,确定单向板和层合板局部屈曲和整体屈曲时的
加载位移。比较单向板和层合板静压缩性能,可得:单向板的局部屈曲和整体
屈曲载荷均高于层合板;而单向板的局部屈曲和整体屈曲加载位移均低于层合
板。这是单向板沿轴方向的模量比层合板高得多的必然结果。
由测得的层合板局部屈曲和整体屈曲加载位移,确定分层疲劳试验加载位
移。含相同 25mm×25mm 大小,1/10 厚度位置处预埋分层缺陷的试样在 、
、 加载位移下的 a-N 曲线变化趋势基本一致,随着加载位移的增
加,分层起始扩展更加容易,能扩展得更长;含相同 25mm×25mm 大小,1/10、
2/10、3/10 厚度位置处预埋分层缺陷的试样在相同的加载位移 下的 a-N
曲线变化趋势基本一致,随着预埋分层缺陷厚度位置的增加,分层起始扩展更
加容易,能扩展得更长;含相同 1/10 厚度位置处,15mm×25mm、20mm×25mm、
25mm×25mm 大小预埋分层缺陷试样在相同 加载位移下的 a-N 曲线变化
趋势基本一致,随着预埋分层缺陷尺寸的减小,分层起始扩展更加容易,并且
不同尺寸下分层扩展趋于同一稳定长度。
用扫描电镜观测试样的分层疲劳破坏表面,能清晰地看到由分层疲劳扩展
产生的微裂纹、纤维断裂及压-压疲劳留在基体的痕迹。
通过以上研究,可初步制定分层疲劳许用容限,以期指导结构件成型工艺,
为复合材料层合板在航空航天上的应用提供一定的理论支持。

关键词:复合材料层合板;分层疲劳;加载位移;分层尺寸;厚度位置
-I-
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
Abstract
Delamination growth mon in posites under cyclic loading.
It’s easy to be damaged below designed force and affect its use as main
load-ponent. So it’s important in engineering to study the fatigue
delamination performance under cyclic loading.
First, optimize the preparation process, get unidirectional and laminated
specime