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碳纤维层合板有限元分析

2018-12-20刘金勇

数字海洋与水下攻防 2018年3期
关键词:碳纤维复合材料有限元

贺 平,刘金勇

(中国船舶重工集团公司第七一〇研究所,湖北 宜昌 443003)

0 引言

海洋工程水下装备是我国智慧海洋建设的重要组成部分,是国防建设的重要组成部分。在水下攻防等领域,发达国家凭借其技术优势,引领着水下装备的不断变革。水下装备蓬勃发展以及水下装备基础技术的不断突破正推动着水下攻防领域作战模式的转变。

工程上把2种或2种以上的材料在宏观尺度上组成的新材料称为复合材料。复合材料是一种不均匀的材料,复合材料在宏观上呈现出各向异性的特性。复合材料不仅保持了组成材料自身原有的一些优良性能,而且能够彼此补偿,明显改善或突出一些特殊性能,成为一种新型材料。通过改变组成材料品种或比例,可以得到不同品种和性能的复合材料。

复合材料按增强体几何形态可分为4类,即纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料、薄片增强复合材料和叠层复合材料。其中,纤维增强复合材料运用最为广泛[1]。

碳纤维材料作为一种优良的复合材料,由于它具有较高的比强度、比刚度、耐腐蚀性、抗疲劳性以及良好的可设计性,已经越来越多地应用于水下攻防领域[2]。因此,研究和掌握碳纤维的力学特性,对于推动我国水下攻防领域的研究与发展具有重要的意义。

1 层合板理论

层合板是由2层以上的单层板粘合在一起成为整体的受力结构元件,各单层的材料、厚度和弹性力学特性可以互不相同。适当地改变这些参数,就可以设计出最有效地承受各种载荷的结构元件。……

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