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《復合材料層合板開口補強優(yōu)化設(shè)計》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學術(shù)論文-天天文庫。
1、南京航空航天大學碩士學位論文表錄表3.1單層板性能常數(shù)...................................................................................18表3.2拉伸補強時響應(yīng)面建模參數(shù)...............................................................29表3.3壓縮補強時響應(yīng)面建模參數(shù)...............................................................46vii承諾書本人鄭重聲明:所呈交的學
2、位論文,是本人在導師指導下,獨立進行研究工作所取得的成果。盡我所知,除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外,本學位論文的研究成果不包含任何他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體,均已在文中以明確方式標明。本人授權(quán)南京航空航天大學可以有權(quán)保留送交論文的復印件,允許論文被查閱和借閱,可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索,可以采用影印、縮印或其他復制手段保存論文。(保密的學位論文在解密后適用本承諾書)作者簽名:日期:南京航空航天大學碩士學位論文第一章緒論[1]1.1復合材料概述1.1.1基本概念復合材料是由兩種或多種不同性質(zhì)的材料用物理和化學方法在
3、宏觀尺度上組成的具有新性能的材料。復合材料按應(yīng)用的性質(zhì)可分為功能復合材料和結(jié)構(gòu)復合材料兩大類。功能復合材料是具有特殊功能的材料,如導電復合材料、燒蝕材料、摩阻復合材料等。目前主要研究的是結(jié)構(gòu)復合材料,它有基體材料和增強材料兩種組分組成?;w采用各種樹脂或金屬、非金屬材料;增強材料采用各種纖維或顆粒等材料。其中增強材料在復合材料中起主要作用,提供剛度和強度,基本控制其性能?;w材料起配合作用,它支持和固定纖維材料,傳遞纖維間的載荷,保護纖維,防止磨損或腐蝕,改善復合材料的某些性能。纖維增強復合材料是使用最多的一種結(jié)構(gòu)復合材料。它具有高的比強度和比剛度,材料具有可設(shè)計性,且制造工藝
4、簡單,成本較低。纖維增強復合材料的纖維種類主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維和芳綸纖維等?;w主要有樹脂基、金屬基、陶瓷基和碳基等。1.1.2復合材料的應(yīng)用20世紀40年代初,由于航空工業(yè)和其他工業(yè)的需要,在設(shè)計制造高性能復合材料方面有很大的進展。玻璃鋼最早于1942年在美國生產(chǎn)和應(yīng)用于軍用飛機雷達天線罩,它必須承受飛行時的空氣動力載荷,耐氣候變化,在使用溫度范圍內(nèi)制品尺寸穩(wěn)定,同時能夠透過雷達波。鋁可滿足強度要求,但不能透過雷達波,陶瓷材料則相反,而玻璃纖維復合材料兩方面能滿足要求,因此在飛機制造方面得到應(yīng)用。后來由于玻璃鋼彈性模量不夠,美、英等航空發(fā)達國
5、家先后研制了碳纖維、硼纖維等其他增強的復合材料,并得到了廣泛的應(yīng)用。在航空工程領(lǐng)域,復合材料已經(jīng)應(yīng)用于飛機機身、機翼、駕駛艙、雷達罩、機翼表面整流裝置、直升機旋翼槳葉等。近年來應(yīng)用復合材料的飛機例子有:1.F-18戰(zhàn)斗機。圖1.1表示飛機不同部位應(yīng)用石墨/環(huán)氧復合材料的情況,其中有水平、垂直安定面,內(nèi)機翼蒙皮,外機翼蒙皮,舵面,固定機翼后緣,火1復合材料層合板開口補強優(yōu)化設(shè)計炮承載門等。圖1.1F-18復合材料使用情況2.波音777大型雙發(fā)動機寬體客機。圖1.2表示飛機不同部位應(yīng)用石墨纖維和混雜復合材料的情況,其中有安定面、發(fā)動機整流罩、機翼前緣板、舵面、機翼機身整流罩,主起落
6、架門、機翼起落架艙門、頭部雷達罩等。每架飛機使用大約8400kg復合材料,占總結(jié)構(gòu)重量的10%.最顯著的是用碳纖維增韌環(huán)氧基體的大尾翼,節(jié)約重量15%-20%。圖1.2波音777使用復合材料情況3.第五代民用客機波音787。波音787機體結(jié)構(gòu)大約有50%是由復合材料制造,其中45%為碳纖維復合材料,5%為玻璃纖維復合材料,復合材料使用情況如下圖1.3所示。相比于前面復合材料只占10%的波音777,波音787的復合材料使用率大大提高了,這也使得復合材料的制造技術(shù)提高了一個層次。大面積使用復合材料不止降低了飛機重量,而且由于復合材料比鋁材更持久耐用,且減2南京航空航天大學碩士學位論
7、文少鉚釘?shù)氖褂?,也提高了飛機的耐腐蝕性。圖1.3波音787材料使用情況由圖1.1、圖1.2和圖1.3可以看出復合材料已經(jīng)越來越多的應(yīng)用到航空結(jié)構(gòu)中,新研制的各種飛機都大量采用了它。目前,復合材料的使用率已經(jīng)成為評價飛行器先進性的一個重要標志。在航天工程領(lǐng)域,由于要將航天飛行器送入地球或其他軌道,必須超越第一宇宙速度——7.9km/s。按牛頓第二定律,物體得到的加速度與所受的力成正比,與其質(zhì)量成反比,即既要增加火箭發(fā)動機的推力又要減輕飛行器結(jié)構(gòu)的重量,而減重必須選用先進復合材料。圖1.4表示航