超薄微尺度碳纤维/TA1复合层板的拉伸断裂行为

基于三维Hashin失效准则、双线性牵引-分离法则、B-K失效准则和韧性准则,分别定义纤维增强复合材料层、Cohesive粘结层、超薄TA1钛合金层(0.04 mm)的损伤本构模型,采用Abaqus/Explicit模块并关联VUMAT子程序,对该超薄TiGr碳纤维-钛合金层板进行准静态单向拉伸模拟,并通过准静态拉伸试验对模拟结果进行了验证,研究了超薄TiGr层板的单向拉伸变形规律。结果表明:试验和有限元模拟得到的断裂位移分别为1.60和1.53 mm,二者的相对误差为4.3%;试验与模拟的拉伸断裂缺口部位均为试件圆角区域,证明了有限元模型的准确性。并且,纤维结构对其力学性能的影响比较大:在拉伸前中期,纤维层与金属层表现出较好的协同变形能力;拉伸后期,层板出现轻微分层现象,其协同变形能力逐渐降低,最终超薄TiGr层板各组层同时断裂。