碳纤维与玻璃纤维混杂复合结构的参数分析

论文摘要

随着碳纤维复合材料在航空航天、民用工业等领域的广泛应用,碳纤维复合材料发挥着独特的优势,同时也暴露出造价昂贵、国际性的供不应求、断裂延伸率小等问题。考虑用碳布/玻璃布混杂材料代替纯碳布铺设,一方面可以降低材料造价成本,另一方面可以利用玻璃布断裂延伸率大的特点,提高材料断裂性能。混杂复合材料不仅极大地扩展了复合材料的性能和使用范围,使材料充分保留了单种增强材料的优点,同时还增加了材料的可设计性,达到单种增强物所不能实现的效果,使复合材料在低成本下实现了多功能化。本文针对悬臂板模型,将混杂比、铺层方式、铺角作为参数,分析其对该板拉伸弹性模量、抗弯模量及动力学性能的影响,对设计混杂复合结构具有一定指导意义。本课题的主要内容有三部分:1、介绍碳纤维、玻璃纤维各自的各种特性,阐述了碳纤维、玻璃纤维各自不同种类和不同产品的性质,分析历史上与现在两种纤维产品应用情况,总结出两种纤维混合产品的可行性与优越性。2、在ANSYS环境下,基于悬臂板模型研究在不同铺层方式、不同铺角时,拉伸弹性模量、抗弯模量随着混杂比增大的变化曲线,分析变化曲线,找出最高性价比点。3、在ANSYS环境下,同样基于悬臂板模型研究在不同铺层方式、不同铺角时,固有频率、固有振型随着混杂比增大的变化情况,分析变化情况,找出材料具有较好动力学性能的最高性价比点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源及背景
• 1.1.1 课题来源
• 1.1.2 课题背景
• 1.2 本课题的国内外动态
• 1.3 本课题主要研究内容
• 第2章 碳纤维与玻璃纤维
• 2.1 碳纤维
• 2.1.1 碳纤维的分类
• 2.1.2 碳纤维及其产品的性质
• 2.2 玻璃纤维
• 2.2.1 玻璃纤维的分类
• 2.2.2 玻璃纤维及其产品的性质
• 2.3 本章小结
• 第3章 混杂板的建模与力学性能变化分析
• 3.1 混杂板的建模
• 3.1.1 SHELL99 单元
• 3.1.2 混杂板的尺寸与建模
• 3.2 拉伸弹性模量
• 3.2.1 不同混杂比的变化
• 3.2.2 不同铺层方式的变化
• 3.2.3 不同铺角的变化
• 3.3 抗弯弹性模量
• 3.3.1 不同混杂比的变化
• 3.3.2 不同铺层方式的变化
• 3.3.3 不同铺角的变化
• 3.4 本章小结
• 第4章 混杂板的模态分析
• 4.1 固有频率
• 4.1.1 不同混杂比的变化
• 4.1.2 不同铺层方式的变化
• 4.1.3 不同铺角的变化
• 4.2 固有振型的变化
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢