复合材料层合板低速冲击逐渐累积损伤预测方法

针对复合材料层板在冲击载荷下,各种损伤的产生和扩展是一个随载荷、时间和空间而演变的过程,发展了复合材料层合板低速冲击逐渐累积损伤预测方法。采用刚度退化技术和改进的Chang-Chang失效准则、显式有限元法来模拟复合材料层合板受到低速冲击下逐渐损伤过程。使用所发展的方法分析了[0m/90n/0m]铺层的复合材料层合板在低速冲击过程中的逐渐损伤扩展,结果表明本文的方法能较好地模拟复合材料层板在低速冲击下的损伤扩展及变形过程,计算结果与实验结果吻合较好;对不同冲击能量下层合板损伤扩展研究表明,冲击能量与分层损伤面积成线性关系。

低速冲击作用下碳纤维复合材料铺层板的损伤分析

建立了一个有效计算模型,以分析碳纤维复合材料层合板在低速冲击作用下的层内和层间失效行为。针对铺层板的层内损伤,在基于应变描述的Hashin失效准则的基础上,建立了单层板的逐渐累积损伤分析模型;针对铺层板的脱层损伤,建立了各向同性脱层损伤模型,通过结合传统的应力失效准则和断裂力学中的能量释放率准则定义了界面损伤演化规律,并在潜在产生脱层的区域模拟为粘结接触,并将脱层损伤模型作为界面的接触行为。该计算模型通过商用有限元软件ABAQUS/Explicit的用户子程序实现。使用该计算模型对碳纤维增强环氧树脂复合材料层合板在横向低速冲击作用下的损伤和变形行为进行预测分析。数值仿真的结果与试验结果进行了比较,取得了满意的结果,验证了该模型的正确性。

三维编织复合材料渐进损伤的非线性数值分析

基于考虑纤维束相互挤压的八边形纤维柬截面单胞模型,引入周期性位移边界条件,采用细观非线性有限元方法,建立了三维四向编织复合材料的渐进损伤拉伸强度模型．该模型考虑了增强体纤维束纵向非线性剪切应力-应变关系,采用Hashin型损伤失效准则定义了纤维束的典型损伤类型,并根据纤维束和纯基体相应损伤类型所造成的材料性能退化,模拟了不同编织角试件各类损伤产生、扩展及材料最终破坏的整个过程．模型数值结果与实验数据吻合较好,证明了该模型的合理有效性．探讨了组分材料剪切非线性、损伤对材料宏观非线性本构行为的影响,结果表明:随着编织角增大,纤维束剪切非线性效应和累积损伤对材料非线性力学行为的影响明显增强．

含孔二维机织复合材料层合板强度预测方法研究

将基于单层板理论的逐渐累积损伤强度预测方法推广用于含孔二维机织复合材料层合板的强度预测,建立了含孔二维机织复合材料层合板的逐渐累积损伤强度预测方法。并在ANSYS软件平台上开发了相应的参数化二维机织复合材料含孔层合板逐渐累积损伤强度预测程序,对两种孔径两种铺层的含孔二维机织复合材料层合板的强度进行预测,并对其损伤扩展规律进行了分析。经与试验结果对比表明本文所建立的强度预测方法效果良好。

湿热环境下树脂基复合材料层合板强度分析方法

考虑湿热环境对复合材料的影响,在经典层合板理论的基础上对本构模型进行修正,使用逐渐累积损伤分析方法建立湿热环境下层合板强度预测模型。以T300/BMP316含孔板为研究对象,在ANSYS有限元软件中开展不同湿热环境下的拉伸强度数值仿真预测研究,预测结果与试验结果相比误差在±5%以内,证明了模型的可靠性。

复合材料层合板疲劳载荷下固有频率衰减预测模型

基于层合板疲劳逐渐损伤理论结合经典层合板理论的本构模型,通过在ANSYS软件平台上编写APDL参数化子程序,预测了T300/970复合材料哑铃型疲劳试件的疲劳寿命及其各寿命阶段的固有频率。模拟所得的固有频率与试验曲线具有良好的一致性,表明所建立的模型可以有效预测T300/970复合材料在不同寿命阶段的模态特性。