聚氨酯夹层梁在剪切破坏模式下的疲劳研究

• 作 者: 熊海林
• 机 构: 哈尔滨工程大学
• 出 处: 哈尔滨工程大学
• 发表日期: 2014年期
• 关键词: 聚氨酯夹层梁 疲劳裂纹 能量释放 剪切破坏

由于夹层板具有较高的刚度和强度比，因此夹层板广泛应用于结构上。夹层板已经成功运用到各种不同的交通工具上，比如：空间飞行器、飞机结构、舰船、火车、卡车、集中箱和汽车等，这些交通工具有一个共同点就是会承受重复的动载荷、疲劳载荷。由夹层板理论知，当夹层板承受剪切或者弯矩载荷时，芯层主要承受的是剪切载荷。　　当今，泡沫夹层结构作为主要承力构件已被广泛使用，对夹层结构的研究特别是结构表层的研究已经相当成熟，但对夹层结构的优化设计时，夹层结构芯层的研究则必不可少。在已知的文献中，对于聚氨酯泡沫夹层梁的弯曲疲劳研究少之又少。　　本文主要对聚氨酯泡沫夹层梁在剪切破坏模式下的疲劳进行了试验研究。通过夹层梁四点弯曲失效模式理论，设计了聚氨酯夹层梁表板与芯层的厚度，以及聚氨酯夹层梁的跨度，使其满足剪切破坏模式B。并对聚氨酯泡沫夹层梁在剪切破坏模式下的疲劳进行了试验研究。通过试验获得的聚氨酯泡沫夹层梁研究数据，采用三参数Weibull分布得到了聚氨酯泡沫夹层梁不同存活概率下的P-S-N曲线，并根据误差因子理论，计算了聚氨酯夹层梁样本大小对用威布尔分布估计疲劳试验的误差率。　　在对聚氨酯泡沫夹层梁的疲劳裂纹扩展进行了研究时，本文利用ABAQUS商业计算有限元软件，使用虚拟裂纹闭合法计算得到了聚氨酯夹层梁在不同疲劳裂纹长度下裂纹尖端的应变能释放率G1、G2。在材料断裂韧性未知的情况下提出了等效应变能释放率eqG的计算方法，并根据此方法得到的等效能量释放率，通过Paris公式获得了聚氨酯泡沫夹层梁裂纹扩展速率的材料参数C、m。