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对有、无缝合复合材料层合板的拉伸疲劳性能进行了试验研究,考察了0^\circ缝合对复合材料光滑板拉伸疲劳损伤扩展规律的影响. 通过有限元素法分析了有、无缝合复合材料层合板的应力状态分布情况,对缝合复合材料层合板的拉伸疲劳损伤及其扩展机理进行了分析. 研究表明,缝合改变了复合材料层合板拉伸疲劳损伤起始与扩展的机理,针脚附近的面内正应力\sigma_{x}与层间剪应力的集中对层合板拉伸疲劳损伤的发生与扩展有着重要的作用,自由边界处的层间集中应力对缝合板的疲劳性能也有影响. 自由边界处的层间集中应力是导致无缝合层合板疲劳损伤及其扩展的主要原因. 相似文献
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对有、无缝合复合材料层合板的拉伸疲劳性能进行了试验研究,考察了0^\circ
缝合对复合材料光滑板拉伸疲劳损伤扩展规律的影响. 通过有限元素法分析了有、无缝合复
合材料层合板的应力状态分布情况,对缝合复合材料层合板的拉伸疲劳损伤及其扩展机理进
行了分析. 研究表明,缝合改变了复合材料层合板拉伸疲劳损伤起始与扩展的机理,针脚
附近的面内正应力\sigma_{x}与层间剪应力的集中对层合板拉伸疲劳损伤的
发生与扩展有着重要的作用,自由边界处的层间集中应力对缝合板的疲劳性能也有影响. 自
由边界处的层间集中应力是导致无缝合层合板疲劳损伤及其扩展的主要原因. 相似文献
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缝合复合材料层合板中贯穿厚度方向的缝线,能有效增强层合板的抗分层能力。本文对一种碳纤/环氧缝合复合材料层板进行了短梁三点弯试验,测得了压头的载荷-位移曲线,并观察了层间裂纹的扩展,证实了缝线对层间裂纹的阻滞作用。建立了三维有限元模型模拟了上述试验,模型中相邻的铺层之间布置了一层初始无厚度的界面单元,界面单元的失效自然模拟层间开裂,而缝线简化为面积等效的梁单元,数值结果与试验观测吻合。 相似文献
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变角度(Variable angle tow,简称VAT)纤维复合材料层合板的纤维方向能够连续变化.相较于传统的直线纤维层合板,此类层合板通过刚度变化,整体的屈曲性能可以得到很大的提升.本文利用ABAQUS 自带的粘结单元(Cohesive Element)对预制圆形分层的变角度纤维复合材料层合板进行了后屈曲力学行为研究,得出载荷位移曲线,以及分层裂纹萌生和扩展的情况.然后本文分析了预制分层尺寸对板的刚度、前后屈曲阶段和裂纹萌生及扩展的影响.最后通过变角度纤维层合板和直线纤维层合板的后屈曲力学行为进行对比,深入探索了变角度复合材料层合板在抵抗分层裂纹萌生和扩展方面的优势. 相似文献
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复合材料分层断裂判据及扩展准则研究 总被引:1,自引:0,他引:1
针对现有层间开裂判据及扩展准则未考虑断裂模式耦合性的现状,本文提出了基于模式混合度的复合材料分层断裂判据及扩展准则。依此模型计算了蒙皮/凸缘复合材料加筋层合板结构的分层扩展行为。计算结果表明,所提出的开裂判据及扩展准则能够较好的预测蒙皮/凸缘复合材料加筋层合板结构的断裂力学行为,所得结果对确定含损伤复合材料加筋层合板结... 相似文献
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复合材料层合板低速冲击损伤分析的连续介质损伤力学模型 总被引:1,自引:0,他引:1
针对复合材料层合板低速冲击损伤问题,提出了一种各向异性材料连续介质损伤力学模型,模型涵盖损伤表征、损伤起始判定和损伤演化法则3 个方面. 通过材料断裂面坐标下的损伤状态变量矩阵完成损伤表征,并考虑断裂面角度的影响,建立了主轴坐标系下的材料损伤本构关系. 损伤起始由卜克(Puck) 失效准则预测,损伤演化由断裂面上的等效应变控制,服从基于材料应变能释放的线性软化行为. 模型区分了纤维损伤和基体损伤,并根据冲击载荷下层内产生多条基体裂纹继而扩展至界面形成层间裂纹(分层) 的试验观察,引入基体裂纹饱和密度参数表征层间分层. 以[03/45/-45]S 和[45/0/-45/90]4S 两种铺层的复合材料层合板为例,预测了不同冲击能量下复合材料层合板的低速冲击损伤响应参数,试验结果证明了连续介质损伤力学模型的有效性.模型在不同网格密度下的计算结果表明单元特征长度的引入可以在一定程度上降低损伤演化阶段对网格密度的依赖性. 相似文献
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大开口复合材料层合板强度破坏研究 总被引:5,自引:2,他引:3
复合材料层合板的各向异性及非均质,使得复合材料层合板内部的破坏形式非常复杂.在复合材料结构的设计中,为满足制造及使用功能上的需求,在复合材料层合板承力结构件上不可避免地需要设计各种开口.然而,含大开口复合材料层合板的强度破坏问题变得更为复杂,使得现有的强度理论面临新的挑战.针对碳纤维增强复合材料大开口层合板受单向拉伸载荷作用下的强度破坏问题进行了数值分析和实验研究.首先,根据Hashin准则和刚度退化模型,对含不同圆形开口尺寸的[0]_(10)单向铺层、[0/90]_5和[±45]_5正交铺层的层合板,进行了单向拉伸载荷作用下渐进失效的数值模拟分析,获得了对应结构的极限载荷和破坏模式.在此基础上,采用数字图像相关方法,进行复合材料大开口层合板强度破坏的实验研究.研究结果表明,大开口复合材料层合板在单向拉伸加载下主要呈现脆性破坏形式,破坏起始位置处于应力集中区.此外,破坏强度和失效模式与复合材料铺层方式和开口尺寸大小密切相关.其中[±45]_5铺层的开口层合板承载能力最弱,分层破坏最严重.开口尺寸越大,结构的极限载荷值越低.同实验测试结果相比,数值模拟对复合材料层合板的损伤失效分析略显不足,往往很难全面分析复合材料层合板破坏失效过程中的各种因素的影响. 相似文献
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复合材料层合板壳非线性力学的研究进展 总被引:4,自引:0,他引:4
复合材料层合板壳是由多种组分材料组合而成.与单一材料的板壳结构相比,它无明确的材料主方向,各层间材料间断和不连续,具有明显的几何非线性和材料非线性等新的特点.其失效模式也远比单一材料的情况复杂,具有如基体开裂、脱胶、分层、分层裂纹偏转、多分层以及分层传播等多种模式.各国学者基于不同的考虑,提出了多种方法研究复合材料层合板壳的失效.首先,在简要介绍了层合板壳线性力学基本理论的基础上,重点回顾了层合板壳结构非线性力学几种基本理论发展的过程,主要阐述了经典大挠度非线性理论、一阶剪切变形理论、高阶剪切变形理论、锯齿理论、广义分层理论的理论体系及基本公式,并对几种理论之间的联系和差异进行了总结;其次,介绍了当前层合结构非线性领域的研究进展,综述了典型复合材料板壳结构的失效机理及优化设计、复合材料板壳结构在复杂环境下的破坏机理、复合材料板壳结构的物理非线性、含脱层纤维增强复合材料板壳结构的破坏机理等各研究热点的最新研究成果;最后,对该领域未来的研究方向进行了展望. 相似文献
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对含有不同切口损伤的复合材料层合板试件进行了拉伸试验,采用电阻应变计同步测量切口损伤前缘区域随载荷的变化,测定含切口损伤层合板的剩余强度,并讨论了损伤长度和损伤角度对剩余强度的影响规律。建立含切口损伤复合材料层合板有限元模型,分析了含切口损伤复合材料层合板的拉伸失效行为,计算了含切口损伤复合材料层合板的剩余强度,确定了剩余强度与切口损伤状态的关系。计算结果与试验结果具有较好的一致性。 相似文献
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含缺口复合材料层合板的三维有限元失效分析 总被引:1,自引:0,他引:1
本文研究了复合材料层合板最终强度计算的有限元理论,讨论了修正的Newton-Raphson迭代方法在层合板失效过程中应力场计算的迭代过程.同时本文建立了带缺口的复合材料层合板三维有限元模型,充分考虑层合板的纤维断裂、基体开裂和分层三种失效模式,采用修正的三维Hashin准则作为失效判断的依据,计算了三种不同铺层的层合板最终失效载荷值,与试验值吻合得很好.鉴于层压板材料常数ν23的数值难于测定的特点,讨论其对最终失效载荷的影响.在三维有限元模型的基础上,实现了失效扩展仿真分析. 相似文献
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轴向拉伸下的层合板在自由边缘附近存在奇异应力场,容易产生分层萌生进而导致结构破坏.而大多数基于材料力学方法的分层萌生研究对强度参数的确定有较强的主观性,缺乏合理解释.本文通过在层间插入一定厚度的树脂层,将分层萌生视为层间树脂层在三维应力状态下的强度破坏,根据有明确试验标准的树脂强度和Mohr 判据判断是否发生分层萌生.采用Pipes-Pagano 的均匀轴向拉伸模型计算应力场,对层间应力与树脂层面外应力进行了对比.取临界长度为4 个单层板厚度对T800/914 层合板的分层萌生进行了预测,结果表明预测值与实验值吻合良好. 相似文献
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含孔复合材料层合板静拉伸三维逐渐损伤分析 总被引:19,自引:2,他引:19
针对面内静拉伸纤维增强复合材料含中孔层合板,发展了参数化三维逐渐损伤模型. 该模型
可以模拟含中孔层合板损伤起始、发展及最终结构破坏整个过程,并能较好地预测含中孔层
合板的破坏模式和破坏强度. 采用所发展的模型和有限元三维逐渐损伤分析技术即应力分
析、失效判定准则及损伤过程中材料性能退化等,对其他文献所提供的9种不同类型含中孔层合板进行了损伤扩展分析及强度预测,同时对层合板的损伤基本机理、类型及其相互关联作用进行了探讨,计算结果与文献实验结果非常吻合. 相似文献