导　　师： 方岱宁

授予学位： 博士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 纤维增强复合材料及其点阵结构由于具有高比刚度,高比强度等特性,因而在航空航天,交通运输,建筑,国防等领域得到了广泛的应用。近年来随着航空航天领域的深入发展,民航飞机,高超声速飞行器,卫星,空间站等结构在复杂的温度环境中服役,因而材料和结构在不同温度环境下的应用及轻量化设计问题日益突出。目前存在许多聚合物基复合材料方面的研究,然而表征其非线性行为仍然是个挑战。陶瓷基复合材料作为热结构的候选材料之一,其应力-应变行为存在更为显著的非线性,但是由于其制备工艺困难、超高温实验设备研发成本高以及非线性机理复杂等原因,超高温本构研究尚无报道。而轻质超低导C/C复合材料的研究主要集中在材料制备和性能表征上,由于其微结构复杂,因而在数值仿真方面,模型重构是重大的难题。另外,目前点阵结构的研究主要集中在金属和聚合物基复合材料上,对于陶瓷基复合材料点阵结构的研究还处于起步阶段。本文主要研究纤维增强复合材料及其点阵结构在不同温度下的力学行为,从理论上推导纤维增强复合材料的非线性本构模型,从制备工艺到实验性能测试和数值仿真计算多层面系统研究了纤维增强复合材料及其结构的力学行为和热学性能。针对单向纤维增强聚合物基复合材料（Unidirectional fiber reinforced polymer matrix composites,UD FRPC）,建立了弹塑性损伤耦合唯象本构模型。该本构模型认为单向纤维增强聚合物基复合材料的非线性变形过程包括塑性硬化和塑性损伤耦合软化过程。首先提出四参数屈服准则来判断材料是否进入塑性硬化阶段,该准则考虑了横向各向同性、拉压异性以及横向压缩载荷对剪切屈服强度的影响。然后以Puck失效理论判断材料是否发生了损伤。采用返回映射法保证每一次应力迭代都落在塑性屈服�

关 键 词： 纤维增强复合材料 点阵结构 本构理论 温度 隔热承载一体化设计

领　　域： []