开孔复合材料层合板强度不确定性分析

以拉伸载荷作用下AS4/3501-6开孔复合材料层合板为研究对象,采用考虑复合材料层合板就地强度效应的有限断裂力学模型和基于方差的敏感性测度分析模型相结合的方法,研究单层板宏观力学性能不确定性对具有不同孔径和铺层顺序的开孔复合材料层合板破坏强度的影响.研究结果表明:单层板力学性能对开孔板强度影响程度的大小与孔径相关,但敏感性排序与孔径无关.同时,单层板力学性能敏感性测度与层合板铺层顺序有关,层合板各向异性比越大,开孔板拉伸破坏受单层板纤维方向拉伸强度的影响越大,而且开孔板拉伸强度与单层板纤维方向拉伸强度呈正相关,与横向弹性模量呈负相关,与面内剪切模量和纵向弹性模量不具有单调关系.

复合材料开孔层合板双轴拉伸的渐进损伤

应用连续介质损伤力学(CDM)理论,对受双轴拉伸载荷作用的复合材料开孔层合板有限元模型分别计算分析了1∶1、2∶1和3∶1加载比下的渐进损伤,预测了损伤初始发生、延展到最后破坏的渐进损伤过程以及极限载荷。经试验验证三个不同加载比时的极限荷载计算值与试验数据均能较好吻合,纤维、基体、分层损伤演化过程的计算结果符合试验中观察到的现象特征,表明该模型可用于准确预测复合材料开孔层合板在双轴拉伸下的极限强度及渐进损伤过程。

开孔层合板双轴拉伸渐进损伤分析与试验验证

基于渐进损伤分析方法,建立十字架层合板[0/90]4 s的逐渐损伤有限元模型。通过开发参数化应用程序,实现在ANSYS中的仿真应用。研究分析3种加载比对层合板双轴拉伸强度与破坏行为的影响,将有限元模型与试验进行对比验证,其强度计算值与试验值之间最大误差为9%。有限元仿真得出的失效位置与试验吻合较好,可见该模型能合理预测层合板双轴强度并可用于失效分析。