基于逐漸損傷模型的層合板脫層數(shù)值模擬.pdf

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板因其具有高比模量、高比強(qiáng)度等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于航空航天等各地領(lǐng)域,但它在厚度方向上的強(qiáng)度較弱,尤其是鋪層間的粘結(jié)層的強(qiáng)度低,這使得它在受到物體的低速橫向沖擊作用后極易產(chǎn)生損傷和破壞,如基體開裂、層間分層、基體剪切、纖維斷裂等損傷,其中,分層是最主要的磁壞形式。雖然以前的研究者提出了一種能夠用于復(fù)合材料層合板分層的高效計(jì)算機(jī)模擬的新界面元(SOLSH190單元),這種單元能夠較精確地預(yù)測(cè)界面層的力學(xué)行為和失效機(jī)理,

2、但是并沒有考慮粘結(jié)層的逐漸損傷對(duì)脫層的影響。本文將基于逐漸損傷模型對(duì)層合板脫層進(jìn)行數(shù)值模擬,主要工作為：
　　 ⑴在層合板分層分析中,我們用粘結(jié)層材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系來描述界面層的變形及破壞。當(dāng)進(jìn)入塑性區(qū)時(shí),我們認(rèn)為損傷出現(xiàn),當(dāng)損傷達(dá)到某一程度時(shí),我們認(rèn)為粘結(jié)層材料破壞,層合板脫層。在Lemaitre損傷模型的基礎(chǔ)上利用一種考慮內(nèi)變量損傷因子的自由能,可以推出一個(gè)不但連續(xù)和光滑,且有明確物理基礎(chǔ)的逐漸損傷演化模型。
　　

3、⑵用來計(jì)算單元損傷演化的兩種數(shù)值積分方法,即均值法和高斯點(diǎn)法,并利用單元的生死功能對(duì)端邊切口模型和Ⅰ型Ⅱ型裂紋的混合型模型的分層進(jìn)行了數(shù)值模擬,利用兩種積分方法計(jì)算出來的結(jié)果比一步退化方案下的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比更為吻合,其中高斯點(diǎn)法更精確。
　　 ⑶將低速?zèng)_擊問題看成為準(zhǔn)靜態(tài)問題,用最大的沖擊力以集中載荷的形式準(zhǔn)靜態(tài)加載到板上,我們將對(duì)三種非常典型的層合板結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算,結(jié)合考慮逐步損傷的高斯點(diǎn)積分方法,我們討論分層破壞的位置