导读:本文包含了纤维金属层合板论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:纤维-金属层合板,损伤模型,梯度蜂窝夹芯结构,爆炸载荷
纤维金属层合板论文文献综述
马小敏[1]（2019）在《强动载荷下纤维-金属层合板及其增强梯度夹芯结构的力学行为》一文中研究指出纤维-金属层合板(Fiber-Metal Laminates,FMLs)是指由金属薄板和纤维增强树脂在厚度方向上进行交替铺设,在一定温度与压力作用下形成的层间混杂复合结构。相较于传统金属密度较大、抗疲劳性能较弱、强度较低等缺点,纤维金属层合板结合了金属和纤维复合材料各自的优点,具有比强度高、良好的损伤容限以及抗疲劳性、抗冲击性能优异等特点。其中,玄武岩纤维有着优良的耐高温、抗氧化、抗辐射、绝热隔音、环境友好等特点,受到了国内外学者的广泛关注。由纤维-金属层合板与多孔金属构成的梯度夹芯结构,能够充分利用二者各自的优点,其中纤维-金属层合板可为结构提供较高的抗拉与抗弯能力,而多孔金属芯层则为结构提供较高的能量吸收能力,因此,发展纤维增强梯度多孔金属夹芯结构,阐明纤维金属层合板及其增强梯度夹芯结构在强动载荷下的变形失效模式和能量耗散机理,建立其典型的动力学分析模型,对夹芯结构的面板组成、几何尺寸、芯层梯度分布等进行优化设计,将进一步提高结构轻量化设计水平和抗冲击性能,从而使多孔金属夹芯结构更好的服务于航空航天,高速运载,新能源开发等各领域。本文采用实验研究、理论分析和数值模拟相结合的方法系统研究了纤维金属层合板及其增强梯度夹芯结构在强动载荷作用下的力学行为。研究内容主要包括以下几个方面:(一)以单向复合材料Hashin失效准则为基础,建立了平纹复合材料3D渐近损伤模型(3D-CDM);(二)爆炸载荷作用下玄武岩纤维-金属层合板的动力学行为;(叁)爆炸载荷作用下纤维-金属层合板增强梯度夹芯结构的动力学行为。文中主要讨论了爆炸载荷作用下结构的变形失效模式、能量吸收和变形机理以及抗冲击性能,取得如下重要成果:以单向复合材料Hashin失效准则为基础,考虑面内剪切非线性力学行为特性、面内纤维方向弹性模量及强度应变率效应,建立了应力判断损伤起始准则;结合断裂能及叁个主方向残余压缩强度,建立了应变描述损伤演化机制;最后结合损伤起始准则判据和损伤演化机制,通过Fortran语言编写了适用于Abaqus有限元软件分析的平纹复合材料3D渐近损伤模型子程序(VUMAT),通过与已有实验进行对比,验证了模型的可靠性。采用自行研制的弹道冲击摆锤系统结合数值模拟方法得到了爆炸载荷下纤维金属层合板在不同冲量下的典型变形失效模式:整体塑性大变形,金属层面内屈曲/折迭,纤维断裂,界面脱胶。与等厚度的金属板相比,高强度复合材料层的加入可以显着提高结构的抗爆性能。且综合考虑冲击加载后结构的完整性、损伤程度以及最终挠度,与相同铺设方式的碳纤维-金属层合板相比,玄武岩纤维-金属层合板表现出了更加优越的抗爆性能。玄武岩纤维-金属层合板的抗爆性能依赖于复合材料的铺层数。当金属铺层厚度不变,增加复合材料铺层数可以显着提高玄武岩纤维-金属层合板的抗爆性能。通过对比结构最大瞬态挠度与最终挠度发现,由于纤维层较高的比刚度,结构具有较大的弹性回弹,尤其是当金属体积分数较低,纤维层体积分数较高时,选取最终挠度作为衡量结构抗爆性能的评价指标会显着高估结构的抗爆能力,所以在纤维-金属层合板抗爆性能评价体系中,应根据不同需求综合考虑结构的最大瞬态挠度与最终挠度。利用弹道冲击摆锤系统,开展了爆炸载荷下纤维金属层合板增强梯度夹芯结构动力学响应的实验研究,探讨了爆炸载荷作用下芯层排列和加载条件对FML增强梯度夹芯结构的变形失效模式,芯层压缩规律,能量分配机制的影响。在爆炸载荷作用下FML增强梯度夹芯结构前面板的变形失效模式受顶面芯层的几何构型的影响,主要表现为花瓣状撕裂、压入变形、中心区域层间脱胶;芯层主要表现为中心区域的压缩密实化、破碎及剪切失效,基于芯层区域(整体变形区域、局部密实化区域和完全密实化/失效区域)划分假设,给出了芯层能量吸收的经验计算方法,得到了不同爆炸载荷作用下芯层的能量吸收,并绘制了芯层变形模态图,定量的分析了芯层的压缩量、侵入深度以及压缩面积;背面板主要表现为整体的塑形大变形及界面脱胶失效。通过对比不同梯度排列夹芯结构的背面板中心点残余挠度,分析了面板材质、芯层孔径变化和壁厚变化、载荷工况对结构抗冲击性能的影响。结果表明,当芯层单胞边长固定时,在迎爆面至背面板之间芯层以相对密度从小到大排列的结构具有最优的防爆性能;当壁厚固定时,在较小冲量作用下芯层相对密度从大到小排列的夹芯结构性能最好,但是当冲量增加时,非梯度芯层具有最佳的抗冲击性能。(本文来源于《太原理工大学》期刊2019-06-01）
张磊[2]（2019）在《碳纤维金属层合板的抗爆性能及失效机理》一文中研究指出碳纤维复合材料是一类新型材料,拥有高刚度、高拉伸强度、质量轻、耐化学腐蚀、耐高温以及低热膨胀性等很多优点,目前碳纤维已普遍应用于航天航空、汽车制造、国防等各种高新技术产业。碳纤维-金属层合板是将金属或合金材料与碳纤维复合材料在特定温度和压力下交替层铺形成的一种新型复合材料。相比于单种金属材料,相同厚度的碳纤维金属层合板质量更轻,应用于飞机、汽车能够减少很多能量的消耗。另外碳纤维复合材料可以有效地抑制金属层间裂纹扩展,很快成为各行各业青睐的新型材料。近些年来,纤维金属层合板在爆炸荷载冲击下的动力响应研究逐渐成为一个热门课题,但国内对轻质材料或复合材料在爆炸荷载作用下的动力响应实验研究却很少,依然存在很多问题亟待解决。相信随着科技的发展,研究不断深入,纤维金属层合板将会在工业工程中应用的越来越广泛。本文使用自制冲击摆锤系统对碳纤维金属层合板进行了爆炸加载实验,采用爆炸冲击的加载方式,对碳纤维铝合金层合板在爆炸载荷冲击下的变形失效模式以及失效机理进行了系统的研究,实验中通过改变炸药质量获得不同的加载冲量,分析了不同面板配置、不同冲量下碳纤维铝合金层合板的变形失效模式和塑性动力响应过程,实验结果表明面板的变形失效模式大部分为非弹性大变形,定义为模式I,无复合材料层的纯铝板损伤表现为拉伸撕裂,定义为模式II。根据试件的损伤特征,将其分为叁个不同的变形区域:a.夹持区域b.整体变形区域c.局部变形区域。在爆炸载荷冲击作用下,碳纤维金属层合板的主要变形失效特征为金属层的塑性大变形以及局部破坏,纤维复合材料层的基质失效和纤维断裂以及金属层和复合材料层的分层剥离。碳纤维金属层合板的变形具有连续性和对称性,随着冲量的增加,试件的整体变形区域范围和残余挠度增大,局部塑性变形也逐渐增大,层合板的内部出现分层,剥离以及基质失效等变形失效特征。相同冲量加载下,碳纤维金属层合板比纯铝板拥有更强的抗爆性能,随着碳纤维层数的不断增加,层合板在爆炸加载中将吸收更多的能量,拥有更好的抗爆性能。基于实验结果,采用有限元软件ABAQUS对爆炸冲击碳纤维金属层合板的动力响应进行了数值模拟,模拟了冲击载荷加载层合板的整个过程,分析研究了碳纤维金属层合板速度时程、位移时程、抗变形能力和吸能能力。仿真模拟中得到前后面板的变形失效模式,与实验中爆炸冲击后试件的损伤变形基本一致,比如基质的破裂,复合材料层与铝合金板的分层,整体变形区域发生剪切变形,仿真模拟中横截面中心处层间分离,单元格出现扭曲以及整体变形区域的剪切滑移量较大。面板局部变形区域中心速度在引爆后迅速达到峰值,随着层合板的变形,速度开始下降,同时前后面板中心速度几乎同时开始变化。仿真模拟中最大挠度与实验中测得的数值基本一致,有限元模型最大挠度发生时刻皆为0.5ms至1ms之间。同一铺层类型碳纤维金属层合板的最大挠度随着冲量的增大而增大,同一冲量下,随着铺层的增加,挠度会越来越小。在吸收能量的过程中,铝板发生塑性变形吸收了较大比例的能量,而弹性应变吸收了较小部分的冲击能量。随着冲量的增加,铝板塑性变形吸收的能量在增加,但是相对吸能能力在下降,弹性变形的相对吸能能力在增加。(本文来源于《太原理工大学》期刊2019-06-01）
张磊,马小敏,李如江,李鑫,吴桂英[3]（2019）在《纤维金属层合板的抗爆性能及失效机理》一文中研究指出采用爆炸冲击摆锤系统,对玄武岩纤维-铝合金层合板和碳纤维-铝合金层合板进行了爆炸加载实验。实验中通过改变炸药质量获得不同的加载冲量,分析了载荷冲量、结构组合形式以及纤维类型对纤维金属层合板变形/失效模式的影响。实验中观察到分层、基质失效、金属撕裂、塑性大变形等典型的变形失效模式。实验结果表明:随着冲量的增加,纤维金属层合板中铝合金层的塑性变形以及纤维层的损伤区域不断增大;纤维金属层合板相对于单一的金属层合板具有更优异的抗冲击性能。(本文来源于《高压物理学报》期刊2019年01期）
鞠珊珊[4]（2018）在《玄武岩纤维增强金属层合板的制备及其性能优化研究》一文中研究指出纤维增强金属层合板是由纤维树脂复合材料与金属薄板交替铺放并经过热压成形而得到的一种制品,这种制品结合了复合材料与金属的优点,具有高强度、耐腐蚀、耐疲劳、抗冲击性能强等突出特点。本文选用了具有耐高温、化学稳定性好以及绿色环保等优点的玄武岩纤维作为纤维增强金属层合板的增强体,制备了玄武岩纤维增强金属层合板并对其性能展开了研究,具体研究内容如下:(1)运用正交法设计实验对玄武岩纤维增强金属层合板的成型条件进行了优化。按正交表设计实验,制备了9种不同成型条件下的层合板,对各层合板分别进行拉伸、压缩、弯曲和剥离实验,将所得数据分别进行极差分析和方差分析,结果显示:层合板成型最优条件组合为成型温度(α+10)°C、成型时间(β+20)min、成型压力(γ+0.2)MPa,层合板的拉伸强度和弯曲强度受成型时间和成型压力影响显着,压缩强度受成型时间影响显着,剥离强度受成型压力影响显着。对正交实验所得结论进行了实验验证,结果显示在该最优成型条件下制备的层合板具有最好的力学性能,验证了正交实验的正确性。将此层合板与商业层合板的力学性能参数进行对比发现,自制层合板具有较强的拉伸强度和弯曲强度,但剥离强度较低。(2)研究了添加不同质量分数金刚石微粉对玄武岩纤维增强金属层合板力学性能的影响。金刚石微粉在加入层合板前需对其进行改性处理,首先阐述了硅烷偶联剂对金刚石改性的机理,通过扫描电镜照片、红外光谱以及悬浮稳定性测试等方法对改性前后的金刚石微粉进行了表征和分析。制备了含0 wt%、0.3 wt%、0.6 wt%、0.9 wt%、1.2 wt%金刚石微粉的玄武岩纤维与金刚石微粉复合增强金属层合板并进行了拉伸、压缩、弯曲、剥离实验。结果显示,金刚石微粉的加入使层合板的弹性模量、弯曲模量以及压缩强度显着增强,但使层合板的拉伸强度、断裂应变、弯曲强度、挠度及剥离强度降低;对于不同质量分数金刚石微粉的层合板,添加0.9 wt%金刚石微粉时层合板表现出了最优异的力学性能,将其力学性能与商业层合板的进行了对比,结果显示添加0.9 wt%金刚石微粉的层合板在拉伸、压缩和弯曲力学性能上表现较突出,但粘结强度较低。(3)对玄武岩纤维增强金属层合板与铝合金层板的螺栓连接工艺参数进行了优化。制备了不同孔几何位置的玄武岩纤维增强金属层合板与铝合金板的连接件并进行了拉伸实验,实验结果显示:当W/D=2时,不同E/D的连接件的破坏方式均为拉伸破坏;当W/D=3时,仅E/D=5时连接件的破坏方式为挤压破坏,其余为拉伸破坏或剪切破坏;当W/D=4时,E/D=3,4,5时的连接件的破坏方式均为挤压破坏;最后当W/D=5时,E/D=3,4,5时的连接件的破坏方式均为挤压破坏。为了使连接件具有轻质高强的特性,最终选择孔的几何位置为W/D=4,E/D=3。(本文来源于《吉林大学》期刊2018-05-01）
祖士明,周振功,张嘉振[5]（2016）在《温度和预紧力对纤维金属层合板螺栓连接件力学性能的影响》一文中研究指出本文通过实验研究了温度和螺栓预紧力对纤维金属层合板双剪螺栓连接结构力学性能的影响。在室温条件下发现随着螺栓预紧力的增加,连接件的极限失效载荷也随之增加,而合理的螺栓预紧力能够有效的提高连接结构的力学性能。并且通过与常温试验结果的对比,研究了在叁个高温温度点(80°C,100°C和120°C)和两个螺栓预紧力(T=0Nm和T=10Nm)下温度和螺栓预紧力对连接结构的影响。结果表明,随着试验温度的升高,连接件的失效载荷逐渐降低。与室温试验结果相比,在120°C下的螺栓预紧力为0Nm和10Nm连接件的失效载荷分别下降27%和29%。(本文来源于《第十九届全国复合材料学术会议摘要集》期刊2016-10-14）
许明明[6]（2016）在《碳纤维增强金属层合板抗高速冲击特性研究》一文中研究指出碳纤维增强金属复合材料目前是军事航天领域轻质防护结构的重点发展方向。本文针对洲际导弹和航天器的外部壳体在高速冲击下的防护,设计了一种碳纤维增强金属层合板(CRALL),通过弹道试验和数值仿真研究了其在弹丸高速冲击下的失效机理和弹道防护能力。本文首先通过材料测试获得了单向碳纤维板在0°和90°方向上的力学性能,并对比碳纤维复合物(CFRP)、碳纤维增强铝合金层合板(CRALL)和铝合金Al2024-T3力学性能。通过弹道高速冲击试验,研究了叁种弹头(平头,球头和尖头)冲击侵彻下CFRP和CRALL靶板的变形过程、失效模式和弹道防护性能;通过实验结果对比,CRALL靶板对平头弹丸的抗冲击性能最强,球头和尖头弹丸次之;在等厚度情况下两种类型碳纤维增强铝合金层合板结构(CRALL1/3和CRALL2/3)的针对叁种头部弹丸高速冲击下弹道防护性能和能量吸收能力要高于CFRP。通过Fortran语言在Abaqus中编写了适用于碳纤维复合物的叁维实体单元冲击失效用户子程序(VUMAT)。基于VUMAT的数值仿真结果有效的模拟了CFRP的冲击失效过程,并与实验结果相符;在CFRP和CRALL的弹道冲击模型中获得的不同头部形状弹丸侵彻速度曲线和弹道极限与实验结果相符,验证了有限元模型和用户子程序的有效性。本文的研究结果表明,CRALL层合板比碳纤维复合材料(CFRP)具有更优的力学性能,在各层损伤、弹道极限以及能量吸收等抗冲击能力方面更具优势。研究内容为今后高速冲击下轻质防护结构的设计提供了理论基础和参考作用,具有重要的工程应用价值。(本文来源于《北京理工大学》期刊2016-06-01）
邵雪飞[7]（2016）在《具界面损伤功能梯度/纤维金属层合板非线性力学行为研究》一文中研究指出本论文以具界面损伤功能梯度涂层金属板和纤维金属层合板承受压电、热、机械等荷载作用下的非线性静、动力学行为为研究对象,综合考虑几何非线性、材料弹塑性、温度效应、压电效应、层间界面损伤等因素,系统地研究了功能梯度涂层板的弹塑性屈曲和后屈曲及纤维金属层合板多场耦合作用下的非线性动力响应及主动控制、非线性动力稳定性、分岔混沌特性和瞬态温度场中板的温度分布。该研究工作具有重要的理论意义和工程应用价值。本论文的主要研究内容如下。对于具功能梯度涂层金属板结构的弹塑性屈曲和后屈曲问题,首先,考虑应力球张量对弹塑性变形的影响,采用混合硬化屈服准则,并对功能梯度层进行分层处理,得到了功能梯度涂层金属板的增量型弹塑性本构关系;采用弱结合理论,建立了功能梯度涂层与金属板之间的界面本构关系;考虑Von Karman几何非线性,建立了具界面损伤功能梯度涂层金属板的增量型非线性平衡微分方程,在忽略几何非线性影响的情况下,采用Galerkin方法及迭代法,确定了板的弹塑性屈曲临界荷载;然后,运用有限差分法及迭代法,求解了板的弹塑性后屈曲路径。数值算例中,具体讨论了界面损伤参数、诱导荷载比、功能梯度涂层的材料分布指数及板的几何参数对板的弹塑性屈曲临界荷载和后屈曲路径的影响。对于定常温度场中纤维金属层合板结构承受低速冲击作用下的非线性动力响应问题,考虑温度效应、Reddy高阶剪切变形和几何非线性,采用Hamilton变分原理,建立了定常温度场中纤维金属层合板的非线性运动控制方程;基于Hertz非线性接触定律及Mindlin切向接触力模型,得到小球低速冲击过程中的接触力。求解中,采用Galerkin法和Newmark-?法对变量在空间和时间上进行离散,且对控制方程中的非线性项进行线性化处理,然后,应用迭代法进行求解。数值算例中,考察了温度场、冲击小球的质量及速度、结构几何尺寸等因素对低速冲击作用下纤维金属层合板非线性动力响应的影响。对于压电纤维金属层合板在瞬态温度场作用下的非线性动力响应及主动控制问题,考虑正逆压电效应,并假设压电层中电子沿厚度方向极化,建立了非定常温度场中压电纤维金属层合板的非线性运动方程;采用负速度反馈控制原理,实现了对压电层合板的振动主动控制。求解中,应用微分求积法(DQM)对热传导方程进行处理,然后,采用Newmark-?法对时间进行离散,最终应用迭代法进行求解。数值算例中,讨论了外加电场、温度场及结构几何尺寸等因素对压电纤维金属层合板非线性动力响应的影响,并分析了控制增益、压电层位置、初始挠度、外加温度荷载等因素对主动控制效果的影响。对于热、电、力耦合荷载作用下具界面损伤压电纤维金属层合板结构的非线性动力稳定性问题。首先,引入Heaviside阶跃函数建立板的整体位移场,并通过板上、下表层的边界条件和层间界面连续条件确定位移场中的部分参数,再根据界面间弱结合本构关系,导出具界面损伤层合板的高阶位移场;然后,考虑几何非线性、压电及热效应,建立层合板的非线性运动控制方程。求解中,运用Galerkin截断得到层合板的非线性Mathieu方程,再采用增量型谐波平衡法结合Newton-Raphson迭代法进行求解,以确定压电纤维金属层合板的非线性动力稳定性特征。数值算例中,讨论了层合板的界面损伤参数、几何非线性、温度及压电荷载等因素对其主要非线性动力不稳定区域的影响。此外,定性分析了温度场中具界面损伤纤维金属层合板的分岔与混沌特性,考虑层合板的阻尼,采用四阶Runge-Kutta法求解非线性运动控制方程,给出了层合板的分岔图、相平面轨迹、庞加莱映射图等,揭示出了系统丰富的非线性动力学内涵,并探讨了界面损伤、温度等因素对系统分岔及混沌特性的影响。(本文来源于《湖南大学》期刊2016-05-25）
杨文珂[8]（2016）在《Glare纤维金属层合板的机械性能仿真分析及其实验验证》一文中研究指出纤维增强金属层合板是将纤维树脂层与金属板交替铺排,并在一定温度和压力下制备的先进复合材料,其能够将金属与纤维树脂复合材料的优点相结合,具有比强度高、耐疲劳、耐腐蚀等突出的特点。纤维增强金属层板作为一种新型的复合材料,其由纤维、树脂、金属板多种组分构成,改变纤维的的铺排角度、各组分的体积分数和种类、层板的铺排顺序等参数均会对层板的机械性能产生影响。纤维增强金属层板具有较强的设计性,通过系统地开展“纤维、树脂、金属板的种类、体积分数、铺排角度等参数与纤维增强金属层板性能的关系”研究,能够制备出具有优异性能的纤维增强金属层板,相关研究工作具有重要的理论与实际应用意义。本研究基于有限元仿真与纤维增强金属层板实验制备,通过改变纤维的铺排角度、组分的体积分数、组分的种类和混层纤维层板四个参数,开展层板的拉伸性能、弯曲性能、以及残余应力等机械性能的理论与实验研究,主要研究结果如下:(1)纤维的铺排角度:单向纤维增强金属层板测试结果表明纤维铺排角度在0°到45°之间,随着纤维铺排角度的增大其弹性模量、屈服强度和切线模量逐渐降低,层板冷却后的平均残余应力逐渐减小,最大残余应力逐渐增大。有限元模拟结果表明在FMLs3/2 0.2-0.5 S-Un层板系列,获得的最大弹性模量为68.25GPa,最大屈服强度为330.59Mpa,对应的牌号为FMLs 3/2 0.5 0/0 S-Un;最大切线模量为16.57GPa,对应的牌号为FMLs 3/2 0.2 0/0 S-Un。实验室制备了一系列的单向纤维增强金属层板即FMLs3/2 0.3 S-Un系列层板,其拉伸性能的变化与有限元模拟有着相同的变化规律,获得的最大弹性模量为29.65GPa,最大屈服强度为272.62MPa,最大切线模量为8.45GPa,最大拉伸强度为679.10MPa,对应的牌号均为FMLs 3/2 0.3 0/0 S-Un。层板的弯曲性能测试结果表明,随着纤维铺排角度的增大层板的弯曲模量和弯曲强度逐渐降低,最大弯曲挠度逐渐升高,获得最大弯曲模量为69.78GPa,最大弯曲强度为1056.11MPa,对应的牌号为FMLs 3/2 0.3 0/0 S-Un;最大弯曲挠度为31.06mm,对应的牌号为FMLs 3/2 0.345/-45 S-Un。为了简化层板的制备工艺,将斜纹纤维布引入纤维金属层板,制备了FMLs3/2 0.3 S-Tw层板,并从0°、45°、90°叁个方向进行了性能的测试,结果表明0°和90°方向性能接近,在0°方向上性能较好,其弹性模量为20.12GPa,屈服强度为245.58MPa,拉伸强度为540mpa,弯曲模量为40.84gpa和弯曲强度为759.94mpa,在45°方向上弹性模量是29.00gpa,拉伸强度是316.30mpa,表现较差但是变形性良好,伸长率为10.90%,最大弯曲挠度为33.99mm。(2)组分的体积分数:基本上随着金属体积分数的增加,层板中弹性模量、屈服强度和平均残余应力逐渐升高,切线模量和最大残余应力逐渐降低。实验室制备了fmls3/20/900.3-0.4s-un单向层板,获得的最大弹性模量为18.42gpa,其对应的牌号为fmls3/20/900.4/0.4/0.4s-un;最大屈服强度为247.16mpa,其对应的牌号为fmls3/20/900.4/0.3/0.4s-un;最大拉伸强度为470.22mpa,最大切线模量为4.63gpa,其对应的牌号为fmls3/20/900.3/0.3/0.3s-un。同时fmls3/20.3-0.4s-tw层板有着相似的规律,最大弹性模量为22.13gpa,最大屈服强度是298.56mpa,对应牌号为fmls3/20.4/0.4/0.4s-tw;最大拉伸强度为540.90mpa,最大切线模量为5.96gpa,对应牌号为fmls3/20.3/0.3/0.3s-tw。弯曲实验测试结果表明层板性能除了受各组分含量影响外也受到层板的粘结强度影响,层板的粘结强度会影响层板的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量以及最大弯曲挠度。(3)组分的种类:钛合金和碳纤维层的加入能够极大的提高层板的拉伸力学性能,在fmls3/2al/ti/al0.2-x-0.2纤维增强混层金属层板中,随着钛合金体积分数的增大层板的弹性模量、屈服强度逐渐增大而切线模量逐渐减小,层板的平均残余应力逐渐增大,最大残余应力先减小后增大,其位置也由中间钛层向两侧铝层转移。有限元结果表明最大弹性模量为83.39gpa,最大屈服强度是290.29mpa,其对应的牌号为fmls3/2al/ti/al0.2/0.5/0.2s-un;最大切线模量为10.50gpa,其对应的牌号为fmls3/2al/ti/al0.2/0.2/0.2s-un。针对纤维成分对层板性能的影响实验制备了fmls3/20.3e-tw,fmls3/20.3s-tw,fmls3/20.3b1-tw,fmls3/20.3c-tw系列层板,测试结果表明最大弹性模量为37.80gpa,最大切线模量为13.32gpa,最大拉伸强度是556.56mpa,其对应的牌号为fmls3/20.3c-tw;最大弯曲模量为51.42gpa,其对应的牌号为fmls3/20.3e-tw;最大弯曲强度为991.51mpa,其对应的牌号为fmls3/20.3b1-tw;最大伸长率为6.68%,最大弯曲挠度为17.15mm,其对应的牌号为fmls3/20.3s-tw。(4)混层纤维层板:碳纤维增强金属层板力学性能优异,但是价格昂贵且伸长率较低,实验室利用多种纤维布进行混层铺层研究了不同机织类型纤维布混层、不同种类纤维布混层、不同面密度纤维布混层等,结果表明相同机织类型的混层层板和面密度接近的纤维布混层层板,层间结合强度高,性能优异。其中碳纤维斜纹布与玻璃纤维斜纹布混层层板粘合强度高力学性能优异,相对碳纤维金属层板提升了伸长率,并改善了受载易分层的缺陷。以碳纤维混层层板为例,获得的最大弹性模量为28.63GPa,最大切线模量为12.55GPa,其对应的牌号为S0/C/S90-3/2-0.3;最大拉伸强度为492.27MPa,其对应的牌号为S/C/S-3/2-0.3;最大伸长率为4.54%,其对应的牌号为B_2/C/B_2-3/2-0.3;最大的弯曲模量为60.89GPa,最大的弯曲强度为860.25MPa,其对应的牌号为B1/C/B1-3/2-0.3;最大的最大弯曲挠度为9.37mm,其对应的牌号为E/C/E-3/2-0.3。以上得出的研究结果和规律可以为以后复合层板的设计提供借鉴,根据生产对层板性能的实际需求选取适合的材料制备相应的纤维金属层板,可以节约一定的生产时间,降低生产成本。(本文来源于《吉林大学》期刊2016-04-01）
万云[9]（2015）在《纤维增强金属层合板的拉伸和冲击性能研究》一文中研究指出现今,无论是航空航天、军事领域或者是诸如船舶工业这样的民用领域,复合材料都有非常重要应用。纤维增强金属层合板是由纤维增强复合材料同金属板组成的一种层合结构。其不光具有金属材料优越的加工性能和抗冲击性能,同时克服了金属材料的疲劳性能差的缺点,该类材料中玻璃纤维铝合金层合板被用于飞机机身的材料,玻璃纤维增强钢板被用于船舶制造,碳纤维增强复合材料与钢材组成的混杂材料被用于军用头盔。在材料使用之前,需要对材料的性能有一定的认识,一般的分析方式主要有实验研究和有限元分析。科学的实验和有限元分析方法,能够帮助人们做出更加全面、深入和有效的分析。本文通过实验和有限元方法重点分析了纤维金属层板的拉伸和冲击性能。通过一套有效的数值分析方法,分析了纤维金属层板材料在受冲击过程中的渐进损伤过程,揭示了材料的破坏机理,具体工作分为以下几方面:分析了表面机械研磨技术(SMAT)技术的引入对2024 T3铝合金板的拉伸性能的影响,并找出该处理技术中合理的实验参数。SMAT处理并被多层迭轧处理新型材料的拉伸性能数值分析过程中,通过在所有的相邻单元之间插入0厚度内聚力单元的方法,分析了该材料拉伸过程中渐进损伤过程,同时,分析了拉伸过程中裂纹萌生和偏转的细节。通过有限元参数分析的方法,分析了 SMAT处理迭轧材料界面强度对材料拉伸性能的影响。并用该数值模型预测了其它结构的迭轧材料的拉伸性能。以经过SMAT处理的铝合金板为材料制备成新型玻璃纤维增强铝合金层板(GLARE)材料,实验和理论值显示材料的极限强度和极限应变虽然有较小幅度的降低,但是其屈服强度有较大幅度的增加。实验和数值分析了 GLARE板受低速落锤冲击时的破坏响应。通过用户自定义子程序VUMAT,并结合Johnson-Cook模型和基于表面内聚力方法建立了 GLARE受落锤低速冲击数值模型。不光分析了 GLARE材料受到低速落锤冲击过程中的响应。此外,也分别分析了纤维增强层、铝合金材料以及界面层的渐进损伤过程。给出了一套分析金属材料与复合材料组成的混杂结构的高速冲击性能的数值分析方法。数值分析中,除分析了高速冲击后弹丸的残余速度和材料的损伤之外,也分析了碳纤维增强复合材料层、金属层以及之间的界面的损伤破坏过程,揭示了整体材料受高速冲击的破坏机理。深入分析了冲击过程中复合材料、金属层以及界面损伤演化。由于该方法准确有效,利用该数值模型预测分析了其它类似夹层结构的抗高速冲击性能。综上所述,本文通过尝试将表面机械研磨技术引入到玻璃纤维增强铝合金板中,得到极限强度和极限应变虽然有较小的降低,但是其屈服应力有较大幅度增加的夹层板材料。通过几种有限元方法的结合,建立起一套分析有效的纤维增强金属板冲击性能的数值模型,为该类材料的设计和抗冲击分析提供理论基础和参考方法。(本文来源于《哈尔滨工程大学》期刊2015-03-15）
马玉娥,胡海威,熊晓枫[10]（2014）在《低速冲击下纤维金属层合板的损伤模式研究》一文中研究指出为研究低速冲击下纤维金属层合板(FMLs)的损伤特点,对由玻璃纤维和2024-T3铝合金交替层压而成的层合板进行了落锤低速冲击试验,并将试验结果与2024-T3铝板进行了对比;分析了FMLs的动态冲击响应并根据各能量下的损伤情况总结了其损伤规律。结果表明:冲击后裂纹长度、凹坑深度等随冲击能量的变化关系曲线上存在裂纹产生、裂纹分叉和完全穿透叁个转折点。为研究冲击过程中层间相互作用,采用有限元方法分析了FMLs的低速冲击后动态响应,讨论了FMLs中铝层和纤维层之间的分层等情况,各分层大致呈椭圆状,其长轴与轧制方向垂直。同时将冲击能量为15J和45J下的模拟载荷-时间曲线与试验结果进行了对比,其最大载荷误差分别为10.2%和5.6%,从而验证了该数值方法的可靠性。(本文来源于《应用力学学报》期刊2014年04期）
纤维金属层合板论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
碳纤维复合材料是一类新型材料,拥有高刚度、高拉伸强度、质量轻、耐化学腐蚀、耐高温以及低热膨胀性等很多优点,目前碳纤维已普遍应用于航天航空、汽车制造、国防等各种高新技术产业。碳纤维-金属层合板是将金属或合金材料与碳纤维复合材料在特定温度和压力下交替层铺形成的一种新型复合材料。相比于单种金属材料,相同厚度的碳纤维金属层合板质量更轻,应用于飞机、汽车能够减少很多能量的消耗。另外碳纤维复合材料可以有效地抑制金属层间裂纹扩展,很快成为各行各业青睐的新型材料。近些年来,纤维金属层合板在爆炸荷载冲击下的动力响应研究逐渐成为一个热门课题,但国内对轻质材料或复合材料在爆炸荷载作用下的动力响应实验研究却很少,依然存在很多问题亟待解决。相信随着科技的发展,研究不断深入,纤维金属层合板将会在工业工程中应用的越来越广泛。本文使用自制冲击摆锤系统对碳纤维金属层合板进行了爆炸加载实验,采用爆炸冲击的加载方式,对碳纤维铝合金层合板在爆炸载荷冲击下的变形失效模式以及失效机理进行了系统的研究,实验中通过改变炸药质量获得不同的加载冲量,分析了不同面板配置、不同冲量下碳纤维铝合金层合板的变形失效模式和塑性动力响应过程,实验结果表明面板的变形失效模式大部分为非弹性大变形,定义为模式I,无复合材料层的纯铝板损伤表现为拉伸撕裂,定义为模式II。根据试件的损伤特征,将其分为叁个不同的变形区域:a.夹持区域b.整体变形区域c.局部变形区域。在爆炸载荷冲击作用下,碳纤维金属层合板的主要变形失效特征为金属层的塑性大变形以及局部破坏,纤维复合材料层的基质失效和纤维断裂以及金属层和复合材料层的分层剥离。碳纤维金属层合板的变形具有连续性和对称性,随着冲量的增加,试件的整体变形区域范围和残余挠度增大,局部塑性变形也逐渐增大,层合板的内部出现分层,剥离以及基质失效等变形失效特征。相同冲量加载下,碳纤维金属层合板比纯铝板拥有更强的抗爆性能,随着碳纤维层数的不断增加,层合板在爆炸加载中将吸收更多的能量,拥有更好的抗爆性能。基于实验结果,采用有限元软件ABAQUS对爆炸冲击碳纤维金属层合板的动力响应进行了数值模拟,模拟了冲击载荷加载层合板的整个过程,分析研究了碳纤维金属层合板速度时程、位移时程、抗变形能力和吸能能力。仿真模拟中得到前后面板的变形失效模式,与实验中爆炸冲击后试件的损伤变形基本一致,比如基质的破裂,复合材料层与铝合金板的分层,整体变形区域发生剪切变形,仿真模拟中横截面中心处层间分离,单元格出现扭曲以及整体变形区域的剪切滑移量较大。面板局部变形区域中心速度在引爆后迅速达到峰值,随着层合板的变形,速度开始下降,同时前后面板中心速度几乎同时开始变化。仿真模拟中最大挠度与实验中测得的数值基本一致,有限元模型最大挠度发生时刻皆为0.5ms至1ms之间。同一铺层类型碳纤维金属层合板的最大挠度随着冲量的增大而增大,同一冲量下,随着铺层的增加,挠度会越来越小。在吸收能量的过程中,铝板发生塑性变形吸收了较大比例的能量,而弹性应变吸收了较小部分的冲击能量。随着冲量的增加,铝板塑性变形吸收的能量在增加,但是相对吸能能力在下降,弹性变形的相对吸能能力在增加。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
纤维金属层合板论文参考文献
[1].马小敏.强动载荷下纤维-金属层合板及其增强梯度夹芯结构的力学行为[D].太原理工大学.2019
[2].张磊.碳纤维金属层合板的抗爆性能及失效机理[D].太原理工大学.2019
[3].张磊,马小敏,李如江,李鑫,吴桂英.纤维金属层合板的抗爆性能及失效机理[J].高压物理学报.2019
[4].鞠珊珊.玄武岩纤维增强金属层合板的制备及其性能优化研究[D].吉林大学.2018
[5].祖士明,周振功,张嘉振.温度和预紧力对纤维金属层合板螺栓连接件力学性能的影响[C].第十九届全国复合材料学术会议摘要集.2016
[6].许明明.碳纤维增强金属层合板抗高速冲击特性研究[D].北京理工大学.2016
[7].邵雪飞.具界面损伤功能梯度/纤维金属层合板非线性力学行为研究[D].湖南大学.2016
[8].杨文珂.Glare纤维金属层合板的机械性能仿真分析及其实验验证[D].吉林大学.2016
[9].万云.纤维增强金属层合板的拉伸和冲击性能研究[D].哈尔滨工程大学.2015
[10].马玉娥,胡海威,熊晓枫.低速冲击下纤维金属层合板的损伤模式研究[J].应用力学学报.2014