《基於場強理論的複合材料疲勞漸進退化機理研究》是依託南京航空航天大學，由吳富強擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於場強理論的複合材料疲勞漸進退化機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：吳富強
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著人們對複合材料產品的安全性、耐用性、可靠性及經濟性的要求不斷提高，複合材料結構的疲勞問題將逐漸暴露出來，成為制約產品性能提高的一項重要因素。本項目基於場強理論的分析方法對複合材料疲勞漸進退化機理進行研究，主要內容：(1)分析單向板內局部損傷區域產生的不可逆結構變形是材料發生疲勞破壞的根源，單向板的力學性能衰減是其巨觀表現形式，再結合場強理論的損傷區域分析方法，研究定義單向板疲勞破壞的損傷區域、破壞函式和權函式，建立描述單向板疲勞漸進退化規律的模型；(2)基於場強理論所建立單向板疲勞漸進退化模型，採用有限元數值分析方法對單向板的疲勞失效過程進行模擬，並結合縱、橫向板的疲勞壽命發展一種預測任意鋪角單向板疲勞壽命的方法。通過本項目的研究，期望在理論上揭示複合材料單向板的定量疲勞破壞規律，在套用上發展預測複合材料結構疲勞壽命和力學性能衰減的方法。
結題摘要
複合材料因為其優異的力學性能而被廣泛套用於航空、航天、能源和交通領域。隨著複合材料結構的製造能力和設計水平不斷提高，複合材料結構中原先被靜力覆蓋的疲勞問題正逐漸暴露出來，疲勞失效已成為制約複合材料產品性能提升的重要因素。 本項目以複合材料單向板為研究對象，重點研究了疲勞載荷作用下單向板力學性能的漸進退化機理，獲得了下列結果：(1)揭示了3個材料方向的分配載荷對單向板疲勞破壞的作用規律，基於三者之間的內在關聯性建立綜合作用函式，對纖維和基體疲勞性能影響單向板疲勞性能的權重分配進行了量化描述；(2)研究了單向板載入過程中載荷增量造成材料漸進破壞以及材料內部應力再分配的作用機制，並採用有限元數值分析方法對單向板的破壞過程進行了仿真模擬；(3)建立了考慮載荷及鋪角影響的單向板剛度漸進退化模型；(4)建立了基於縱、橫向單向板疲勞壽命預測任意單向板疲勞壽命的計算方法；(5)進行了7種T700/YPX3001單向板的系列靜力、疲勞試驗。本項目的研究工作為分析複合材料工程結構的疲勞問題進行了理論和技術儲備。
