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复合材料薄壁吸能结构仿真建模方法和吸能机理研究

发布时间:2019-01-12 09:32  文章来源:笔耕文化传播
【摘要】:采用数值仿真与少量试验相结合的方法成为研究复合材料结构耐撞性及其破坏机理的一个有效途径。因此,探索与试验数据相吻合的复合材料薄壁吸能结构仿真建模方法是一项具有重要意义的研究工作。本文以复合材料薄壁吸能结构压溃吸能数据为依据,分析了LS-Dyna软件中MAT_054号增强复合材料损伤模型的仿真建模方法,并基于数值模拟的方法对几何尺寸和铺层方式变化对T700/环氧树脂复合材料薄壁圆管吸能特性的影响进行了研究。本文的主要研究内容如下:(1)对T700/环氧树脂预浸料热压成型的复合材料圆管薄壁结构进行了准静态压溃试验,获得其承载能力、失效模式和吸能能力等参数,为复合材料薄壁吸能结构的耐撞性设计提供参考依据,同时也为本文后面的数值模拟仿真建模方法提供所需要的实验数据。(2)以T700/环氧树脂复合材料圆管为研究对象,在LS-Dyna软件中基于Chang-Chang失效准则采用MAT_054材料模型建立准静态压溃仿真模型,在验证有限元模型准确性的基础上进行材料模型参数和仿真建模关键参数分析,研究复合材料薄壁吸能结构的仿真建模方法。(3)在对比试验数据获得仿真结果较为准确的限元模型基础上,针对径厚比、径高比等复合材料薄壁圆管几何尺寸变化对其吸能特性的影响进行了研究分析。(4)研究纤维铺层方式(铺层角度和铺层比例)变化对复合材料圆管吸能特性影响。获得理想有限元仿真模型后,更改纤维铺层方式(铺层角度和铺层比例),对纤维铺层方式变化对其吸能特性影响进行研究分析。
[Abstract]:The combination of numerical simulation and a few experiments is an effective way to study the crashworthiness and failure mechanism of composite structures. Therefore, it is of great significance to explore the simulation modeling method for thin wall energy absorption structure of composite materials in accordance with the experimental data. Based on the energy absorption data of thin-walled composite materials, the simulation modeling method of damage model of MAT_054 reinforced composite material in LS-Dyna software is analyzed in this paper. Based on the numerical simulation method, the effects of geometric size and layering mode on the energy absorption characteristics of T700 / epoxy composite thin wall tubes were studied. The main contents of this paper are as follows: (1) Quasi-static crushing tests were carried out on the thin wall composite pipe structure formed by hot pressing of T700 / epoxy resin prepreg. The parameters such as bearing capacity, failure mode and energy absorption capacity were obtained. It provides a reference for the design of the crashworthiness of the composite thin wall energy absorption structure, and also provides the experimental data for the numerical simulation modeling method. (2) take the T700 / epoxy composite pipe as the research object. Based on the Chang-Chang failure criterion in LS-Dyna software, the quasi-static crushing simulation model is established by using the MAT_054 material model. The parameters of the material model and the key parameters of the simulation model are analyzed on the basis of verifying the accuracy of the finite element model. The simulation modeling method of composite thin wall energy absorption structure is studied. (3) on the basis of comparing the experimental data to obtain the more accurate finite element model of the simulation results, aiming at the ratio of diameter to thickness, The influence of diameter-height ratio on the energy absorption characteristics of thin walled composite tubes was studied. (4) the influence of fiber layering (angle and proportion of laminates) on the energy absorption characteristics of composite tubes was studied. After obtaining the ideal finite element simulation model, the influence of fiber layering mode on the energy absorption characteristics is studied and analyzed by changing the fiber layering mode (the angle and the proportion of layers).
【学位授予单位】:中国民航大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB33

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