含分层损伤复合材料层合板剩余压缩强度研究

准确预测含分层损伤层合板的剩余压缩强度,对复合材料具有十分重要 意义。本文基于层合板一阶剪切理论,建立了一种考虑复合材料多种损伤的含分层层合板刚度退化模型,通过数值算例分析了分层屈曲临界载荷与材料强度极限的关系以及刚度退化对含分层层合板前后屈曲行为的影响。     

含分层损伤复合材料层合板的压缩强度研究

给出了基于一阶剪切变形理论的含分层损伤层合板有限元分析模型,将含分层损伤层合板在压缩载荷作用下的强度破坏分析和屈曲破坏分析统一起来,先区分其破坏形式,然后再进行具体破坏分析.在屈曲特性分析中考虑了铺层强度破坏引起的刚度折减的影响.数值结果表明, 该文给出的方法和结论对含分层损伤复合材料层合板的设计更具参考价值.     

含有分层损伤的复合材料加筋层合板的屈曲性态研究

基于Ｍｉｎｄｉｎ假定推导了考虑剪切的复合材料加筋层板的有限元列式,并在此基础上计算出筋间基板含嵌入分层以及筋与基板连接处含穿透分层的加筋层合板在受压缩载荷情况下的屈曲模式和临界力。本文所给出的有限元方法及结论对从事复合材料结构设计的工程人员具有参考价值。     

具有分层损伤的不同加筋形式复合材料层合板的后屈曲性态研究

基于板的一阶剪切理论和V on-K arm an大挠度理论,分别推导了复合材料层合板和层合梁的几何非线性有限元列式,提出了含嵌入分层的复合材料加筋层合板在受压缩载荷作用下的后屈曲有限元分析方法,对在板厚方向具有不同分层位置的加筋板结构进行了有限元数值分析,研究了不同的加筋方式及筋的分布对具有分层损伤的复合材料加筋层合板的后屈曲性态的影响,所得结果对确定在压缩载荷作用下含损伤复合材料加筋层合板的剩余承载能力具有参考价值。     

考虑面内破坏过程的含分层损伤复合材料加筋层合板的动力响应

基于复合材料层合板一阶剪切理论，推导了复合材料层合板单元的刚度阵和质量阵列式；同时采用了Adams应交能法与Rayleigh阻尼模型相结合的方法，构造了相应的阻尼阵列式；为了防止在低阶模态中分层处出现的上、下子板不合理的嵌入现象，建立了含分层损伤复合材料加筋层合板动力分析的分层分析模型和虚拟界面联接模型。在上述模型和理论基础上，采用了Tsai提出的刚度退化准则和动力响应分析的精细积分法，对含分层损伤复合材料加筋层合板结构进行了动力响应和破坏分析。通过算例，分别讨论了外载频率、分层位置，以及破坏过程的刚度退化对含损伤复合材料加筋层合板动力响应特征的影响，得到了一些具有理论和工程价值的结论。     

含切口损伤复合材料层合板拉伸失效行为研究

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.     

碳／环氧层合板连接孔的损伤扩展特性

作者通过实验研究了碳纤维增强复合材料迭层板(CFRP)连接孔在温湿环境条件下的静强度和疲劳寿命,实验结果用图表和曲线加以描绘。对“失效”试件,利用“揭层技术”(Deply Tecnique),渗透剂增强的X射线图象法(TBE)以及扫描电镜方法(SEM)进行损伤检测分析,揭示了连接孔周围脱层和纤维断裂等损伤情况,对温湿条件下疲劳寿命降低等实验现象,在细观上进行损伤机理分析。本文并对各种损伤检测方法进行了比较。     

复杂载荷下复合材料对称层合板的椭圆形分层屈曲

应用Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｒｉｔｚ法对含有单个椭圆形分层的复合材料对称层板在压剪载荷联合作用下的脱层屈曲问题进行了分析计算，给出相应于不同的椭圆长短半轴之比ａ／ｂ值下及不同椭圆主轴的偏角时，脱层屈曲的临界应变值，此计算考虑了层板的拉伸剪切耦合刚度影响及子层本身弯曲－扭转耦合刚度Ｄ＾ｄ１６，Ｄ＾ｄ２６和拉伸－弯曲耦合刚度Ｂ＾ｄｉｊ的影响，给出有工程参考价值的计算结果。     

基于振动信号神经网络层合板分层损伤检测研究

基于振动信号应用神经网络研究层合板分层损伤的检测方法. 对层合板分层损伤区域, 采用相同坐标不同节点建立了分层损伤处的有限元模型; 通过数值模拟提取结构无损和不同程度面积分层损伤的全局振动标识量; 重点研究神经网络对层合板分层损伤位置和损伤程度的检测技术. 研究表明, 用结构全局振动标识量作为人工神经网络的输入, 对层合板结构分层损伤检测是一种很有效的工程实用技术, 可应用于实际结构的在线损伤检测.     

复合材料层合板动态断裂韧性与损伤扩展的实验研究

研究了复合材料层合板在冲击载荷和不同温度条件下的力学行为及破坏机理。在不同温度环境下 ,利用MTS材料试验机 ,采用中等应变速率 (1/S) ,对玻璃布一环氧层板实施了冲击拉伸断裂实验 ,测试了该材料在不同温、不同应变速率下的断裂韧性值。分析了玻璃布 环氧层板材料的破坏过程及内部再伤情况     

冲击作用下复合材料叠层板层间开裂演化模型

采用双线性特性破坏模型研究了复合材料叠层板层间开裂裂纹的演化, 通过引入弹性/剪切模量的损伤参数, 推导出损伤参数与应变之间的微分方程, 并得到裂纹耗散功率与损伤参数变化率之间的关系. 计算不同初始冲击速度下复合材料叠层板某界面上应变、应变率响应以及损伤参数的演化, 即可得到该界面发生层间开裂的情形及其对剪切模量的影响.通过检查界面各点处的损伤参数是否发生改变, 预测了冲击完成之后复合材料叠层板第1, 2层之间发生层间开裂区域的大小与位置; 该预测结果与实验数据及其他破坏准则计算结果基本相符. 计算结果表明, 在冲击过程中当界面上任意点处的剪应力超过剪切强度后, 该点附近的剪切模量开始发生衰减, 衰减大小随铁球初始冲击速度的增大而增大, 并从靠近冲击中心的位置逐渐向周围递减. 在四边简支边界条件下, 复合材料叠层板的层间开裂区域同样最先出现在界面中靠近冲击点的位置, 区域面积随初始冲击速度的增大不断扩大. 当初始冲击速度足够高时, 第1, 2层界面的两条对称轴上开始出现多个独立的开裂区域.      

层板脱层的能量释放率分析

含脱层的层板在承受压缩载荷作用时,很容易发生局部屈曲,导致脱层扩展和结构失效.本文利用可动边界变分问题对脱层扩展进行了分析,导出了脱层前缘各点处的能量释放率表达式.本文还对浅部椭圆脱层进行计算分析,指出:其能量释放率沿脱层边界有很大变化,脱层的扩展方向取决于脱层的形状、受载方式及铺层方向.     

受弯脱层层板的局部失稳临界载荷的有限元分析

含脱层的复合材料层板承受弯曲载荷作用会产生跳跃失稳，还常常引起脱层扩展，从而导致结构失效。本文用基于一阶剪切层板理论的几何非线性有限单元法分析了受弯曲曲载荷作用下含脱层板的人稳的临界载荷。本文指出分叉失稳产生了跳跃失稳，而该跳跃失稳与浅圆拱或薄圆柱壳受向心压力作用下的跳跌 同，在整体平衡路径上没有一个极限点。本文对临界载计算结果比使用能量准则的结果要小，文中给出了原因。     

ON RESIDUAL COMPRESSIVE STRENGTH PREDICTION OF COMPOSITE SANDWICH PANELS AFTER LOW-VELOCITY IMPACT DAMAGE

This paper introduces a nonlinear finite element analysis on damage propagation behavior of composite sandwich panels under in-plane uniaxial quasi-static compression after a low velocity impact. The major damage modes due to the impact, including the residual indentation on the impacted facesheet, the initially crushed core under the impacted area, and the delamination are incorporated into the model. A consequential core crushing mechanism is incorporated into the analysis by using an element deactivation technique. Damage propagation behavior, which corresponds to those observed in sandwich compression after impact (SCAI) tests, has been successfully captured in the numerical simulation. The critical far field stress corresponding to the onset of damage propagation at specified critical locations near the damage zone are captured successfully. They show a good correlation with experimental data. These values can be used to effectively predict the residual compressive strength of low-velocity impact damaged composite sandwich panels.     

复合材料箱型结构的屈曲性态研究

采用带旋转自由度参数C0类板(壳)单元,研究复合材料箱型结构的初始屈曲性态.在推导单元几何刚度阵时,同时考虑出平面位移和面内位移对膜应变的影响;着重讨论了不同材料正方形截面梁的长细比与欧拉临界力的关系,复合材料典型盒段的截面形式和铺设角、铺设次序对初始屈曲性态的影响.     

F E M analysis of delamination buckling in composite plates and shells

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎｂｕｃｋｌｉｎｇｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｌａｍｉｎａｔｅｓｈａｓｇｅｎｅｒａｔｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｅｒｅｓｔｓａｎｄｈａｓｂｅｅｎｔｈｅｓｕｂｊｅｃｔｏｆｍａｎｙｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓｉｎｔｈｉｓｄｅｃａｄｅ.Ａｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌ[1]ｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｏｓｔ＿ｂｕｃｋｌｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｌａｔｅｓｗｉｔ…     

空间薄膜结构褶皱的数值模拟最新研究进展

褶皱问题是高精度空间薄膜结构最关心的问题之一, 它是影响薄膜结构形面精度的关键因素. 由于薄膜结构褶皱机理的复杂性, 该问题一直没能得到很好的解决, 人们对褶皱的认识, 目前主要是通过试验观察和数值模拟等方法. 本文综述了空间薄膜结构褶皱数值研究的发展和现状, 并对其中重要的和被广泛采纳的方法进行了重点介绍和评述. 最后对褶皱数值分析方法所面临的问题及其发展趋势作了初步展望.      

复合材料柱管撞击分析中的有限元方法

建立了复合材料柱管结构在撞击状态下的有限元分析模型,考虑了撞击大变形引起的几何非线性、撞击接触的非线性、纤维树脂复合材料的各向异性及材料的物理非线性．给出了利用该有限元方法分析玻璃环氧柱管撞击吸能特性,并与试验进行了比较,得到了较好的吻合结果,表明该有限元方法是有效的．此外,还讨论了纤维的铺设角度对复合材料管的吸能性能的影响．