平面机织复合材料在剪切载荷下损伤刚度折减分析

采用三维实体有限元方法,结合周期性边界条件,分析了平面机织复合材料在剪切情况下损伤的起始、扩展、直至最终破坏的全过程。分析中抛弃了以往损伤研究中采用的"单元消失"技术,对破坏的基体单元和纤维束单元均按方向进行刚度折减。制作了纵横剪切试件并进行了相应的试验。计算结果和试验结果吻合良好,证明研究方法的正确性。

平面机织复合材料的压缩损伤

本文采用三维实体有限元方法,结合周期性边界条件,研究了平面机织复合材料受面内压缩载荷作用时损伤的起始、扩展、直至最终破坏的过程。分析中抛弃了以往损伤研究中采用的"单元消失"技术,对破坏的基体单元和纤维束单元均按特定方向进行刚度折减。制作面内压缩试件并进行了相应的试验。计算结果和试验结果吻合良好,证明研究方法的正确性。

平面机织复合材料疲劳分层数值分析方法研究

本文基于内聚力双线性本构关系,建立考虑疲劳损伤的内聚力模型,结合有限元分析技术,建立复合材料层合板疲劳分层扩展行为数值分析方法,分别对准静态和疲劳加载下平面机织复合材料II型分层扩展行为进行仿真分析,准静态加载下的载荷-位移曲线仿真结果与试验结果吻合良好,疲劳加载下的分层扩展速率-应变能释放率变程曲线仿真结果与试验结果吻合良好,验证了模型和方法的有效性。在此基础上,建立适用于平面机织复合材料的疲劳失效准则,结合层内渐进疲劳损伤分析模型,建立含初始分层损伤平面机织复合材料层合结构剩余寿命预测方法,预测了含初始分层损伤层合板的剩余寿命和渐进损伤过程,剩余寿命仿真结果与试验结果吻合良好,此外,结果表明疲劳损伤从初始分层损伤处起始,并逐渐向边缘扩展,紧邻初始分层损伤的两层(0°/90°)单层板较早出现层内经向损伤和纬向损伤,单层板中(0°/90°)层较(±45°)层损伤更多,最后(0°/90°)层以经向损伤为主导失效模式,(±45°)层则以纬向损伤为主导失效模式,各层间界面均出现大面积损伤。

三维机织复合材料拉伸损伤

采用三维实体有限元方法,结合周期性边界条件,研究了三维机织复合材料在经向拉伸和纬向拉伸载荷作用下损伤的起始、扩展直至最终破坏的全过程。分析中抛弃了以往损伤研究中采用的"单元消失"技术,对破坏的基体单元和纤维束单元均按方向进行刚度折减。制作三维机织拉伸试件并进行了相应的试验,计算结果和试验结果吻合良好,证明了该研究方法的正确性。