项目名称: 新型碳纤维复合材料假脚冲击后疲劳损伤机理研究

项目编号: No.51305268

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 崔海坡

作者单位: 上海理工大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 碳纤维增强复合材料优点众多,在假肢领域应用广泛。然而,复合材料结构对冲击载荷比较敏感,受冲击后其疲劳性能将严重退化。因此,针对冲击后复合材料结构的疲劳损伤机理开展研究具有重要意义。目前,有关该问题的研究基本上是将冲击损伤与冲击后疲劳性能的分析分开独立进行的,该类方法将降低疲劳寿命的预测精度,且对特定载荷形式及纤维铺设方式,均需通过大量试验确定模型参数,大大增加了预测成本。本项目预期在现有假脚产品基础上,设计一种结构更合理的碳纤维复合材料假脚,并以该假脚为研究对象,基于逐渐损伤分析理论,建立碳纤维复合材料结构冲击后疲劳损伤分析的全程分析方法。通过开展相关的理论分析和实验工作,获取碳纤维复合材料假脚冲击后疲劳损伤分析与设计技术,预测不同结构、不同纤维铺设方式、不同成型工艺等参数对碳纤维复合材料假脚疲劳寿命的影响规律,从而为碳纤维复合材料的结构设计与损伤分析提供重要的技术平台。

中文关键词: 碳纤维复合材料;冲击;疲劳损伤;全程分析;假脚

英文摘要: Carbon fiber-reinforced composites are widely used in prosthesis fields owing to their advantages. However, they are susceptible to damage due to impact loading, which can lead to a significant reduction in the fatigue strength. Therefore, it is very important to research the fatigue damage mechanism for the composites structure after impact. At the present, the impact process is analyzed individually or the fatigue strength after impact is predicted based on the assumption about impact damage in almost all the researches, which result in lower prediction accuracy for the fatigue life. Furthermore, many parameters have to be obtained by performing numerous experiments for the given loading and fiber laying modes, which increase the prediction cost. This project will design a newly carbon fiber-reinforced composites prosthetic foot with more reasonable structure based on the existing prosthetic foot products. A whole-process analysis method to research the impact process and the fatigue strength after impact for the carbon fiber-reinforced composites structure is developed based on the progressive damage theory. Fatigue damage analysis and design techniques for the carbon fiber-reinforced composites prosthetic foot after impact are obtained by theoretical and experimental investigation. The influence rules of dif

英文关键词: Carbon fiber composites;Impact;Fatigue damage;Whole-process analysis;Prosthetic foot

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