复合材料薄壁结构随机疲劳损伤模型及分析

发布时间：2021-06-15 00:26

　　碳/碳化硅（C/SiC）复合材料具有高比强度、高比刚度和热稳定性好等优点,作为理想的防热材料广泛应用于航天领域,如航天飞行器热结构和大面积热防护系统薄壁结构部件等。航天飞行器在高速巡航和再入过程中,薄壁防热复合材料结构在高温环境下长时间地处于严重的随机交变载荷（如噪声和振动等）激励,从而产生不同程度的随机振动响应,进一步会导致结构的疲劳累积损伤失效。一方面,疲劳破坏严重影响了结构的完整性和可靠性,另一方面,C/SiC复合材料在随机疲劳载荷作用下的损伤机制复杂。如何建立疲劳累积损伤模型分析C/SiC复合材料薄壁结构的随机疲劳特性是其疲劳寿命预报和抗疲劳设计的关键。同时,随机疲劳载荷作用下的薄壁结构疲劳破坏与结构自身动力学特性密切相关,因此在处理大型薄壁结构疲劳损伤分析及寿命预估时需要发展能够考虑较多影响因素并且具有较高计算效率的频域、时域或时-频交互分析方法。本文对2D C/SiC复合材料薄壁结构的随机疲劳行为进行了实验研究,结合常幅疲劳试验在时域和频域内建立了剩余刚度分析模型,对随机载荷下2D C/SiC复合材料壁板结构的疲劳损伤及寿命进行了分析。论文主要研究内容主要包括以下几个部分:... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：120 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

正则化模量、声发射累积能量随循环次数变化关系图

（a）拉伸试样断口微观形貌，（b）疲劳试样断口微观形貌

加载频率为4、40、375Hz的疲劳S-N曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于模态叠加法的面压载荷与基础激励等效方法[J]. 张鹏,费庆国,吴邵庆,李彦斌.  东南大学学报(自然科学版). 2017(02)
[2]C/SiC壁板热噪声复合环境动态响应试验研究[J]. 吴振强,张正平,李海波,孔凡金,刘宝瑞.  实验力学. 2015(06)
[3]热噪声复合环境下飞行器结构动响应预示技术研究进展[J]. 郭静,吴振强,张伟,程昊,刘振皓,秦朝红.  强度与环境. 2014(06)
[4]二维C/SiC复合材料的室温疲劳行为及寿命预测[J]. 吕美平,童小燕,任少华,姚磊江.  航空工程进展. 2014(01)
[5]基于有限元全耦合方法的耳片疲劳损伤力学分析[J]. 李国峰,黄其青,殷之平,郭今.  航空工程进展. 2013(01)
[6]高超声速飞行器陶瓷复合材料与热结构技术研究进展[J]. 鲁芹,胡龙飞,罗晓光,姜贵庆.  硅酸盐学报. 2013(02)
[7]监测复合材料结构剩余疲劳寿命的剩余刚度方法[J]. 姚卫星,宗俊达,廉伟.  南京航空航天大学学报. 2012(05)
[8]基于弹性模量变化的3D-C/SiC复合材料疲劳损伤演化[J]. 杜双明,乔生儒.  机械强度. 2012(04)
[9]飞机结构振动疲劳分析研究进展[J]. 张钊,张万玉,胡亚琪.  航空计算技术. 2012(02)
[10]结构振动疲劳研究综述[J]. 刘文光,陈国平,贺红林,吴晖.  工程设计学报. 2012(01)

博士论文
[1]结构振动疲劳寿命分析方法研究[D]. 王明珠.南京航空航天大学 2009
[2]3D C/SiC在复杂耦合环境中的损伤机理与寿命预测[D]. 栾新刚.西北工业大学 2007

硕士论文
[1]疲劳损伤材料剩余强度测量的弹性模量法研究[D]. 孙鹏.东北石油大学 2013
[2]结构振动疲劳寿命估算方法研究[D]. 孙伟.南京航空航天大学 2005



本文编号：3230526