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。     

复合材料层合板的数值分析与实验

本文用云纹干涉法和逐层分析有限元法研究了Gr/PEEK[0/45－45/90]2S复合材抖层合板的变化特征,在层与层交接处,特别是0°与45°和一45°与90°层交接处,位移存在较明显的变化,说明这两种层接处有比较大的层间应力,是脱层的易发处.计算与实验结果都证实了这种变形特征．     

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。     

含椭圆孔非对称层合板的Green函数

运用作者建立的复合材料层合板问题的求解方法，得到了含椭圆孔和裂纹的无限大非对称层合板在广义集中载荷作用下的Ｇｒｅｅｎ函数．利用这些结果可研究含孔或裂纹的非对称层合板在集中载荷作用下的力学行为，还可结合边界元方法对复杂层合板结构建立有效的数值分析方法     

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。     

含分层损伤复合材料层合板分层扩展研究

采用基于Ｍｉｎｄｌｉｎ－阶剪切理论的四节点板单元,分析了含椭圆分层合板分层扩展行为。利用虚裂纹闭合技术计算分层前缘处的总能量释放率,并采用总能量释放率准则作为扩展准则,结合自适应网格移动技术,并考虑了分层前缘闭合接角效应,对 合材料层合板的分层扩展行为进行了模拟分析。结果表明,初始分层形状对其扩展有方式有限大影响。     

中间弱层对层合板性能影响分析

对于夹胶玻璃等结构,由于中间胶层很弱,层合板结构的层间剪切效应占主导地位。此时经典层合板理论以及整体高阶剪切位移场理论所预测的结果可能导致很大的实际误差,应采用更加精细的力学模型来分析弱层的效应。本文建立了分层位移场假设下的浅柱面层合板静力计算模型以及自振周期计算模型,并同经典层合板理论计算结果对比,分析了中间层的剪切模量、弹性模量、层合板曲率半径对层间剪切效应的影响。计算结果表明:中间层的剪切模量对层合板的受力性能有着决定性的影响,相对来说中间层的弹性模量对层合板性能的影响不太显著;当中间层与面层的剪切模量比值小于0.2时,随着中间层剪切模量的减小,两个模型的计算误差急剧增大。     

含多个分层复合材料层合板后屈曲性态研究

基于Mindlin假定下的大变形板／壳理论,采用参考面单元和虚拟杆单元相结合的非线性有限元方法,建立了分析含多个穿透分层损伤层合板后屈曲行为的有限元计算模型,并给出了考虑接触后非线性屈曲方程的迭代算法,从而研究考虑层间接触效应的多分层层合板的后屈曲性态。文中着重讨论了分层的深度、数目和尺寸对含多分层合板后屈曲性态的影响。大量数值分析结果证明了该模型的有效性,并且得到了一些对层合板结构设计和对含分层损伤层合板评估有益的结论。     

考虑内部损伤影响的层合板最终强度预测

层合板强度分析若只考虑面内失效而忽略自由边界处的分层失效,往往会高估强度值,得不到合理的预测结果.该文提出了一种层合板强度的数值分析方法,综合考虑了层合板的面内失效(基体失效和纤维断裂)以及层间分层失效.采用有限元方法对层合板进行结构分析得到板的应力响应,结合面内失效判据和分层失效判据对层合板各个单层进行失效判断,采用刚度退化和逐步失效方法求得层合板的最终失效强度.与以往方法相比,该文模型和方法考虑的因素更全面.数值算例表明该方法预测得到的最终失效载荷和分层起始载荷和已有文献实验结果一致.     

含压电片层合板的静变形控制

借助阶梯函数，建立了含有任意分布的用作执行器的的压电片的层合板弯曲方程，然后利用该方程，进行了层合板静变形控制的研究，最后给实例，用“遗传＋配点”法对压电片的位置和尺寸进行了优化。结果表明，用压电片作执行器，用“遗传＋配点”法进行优化是对板进行静力变形控制的一条有效途径。     

角铺设复合材料层合板内部脱层破坏的研究

在面内剪切外载作用下，角铺设复合材料层板板最终的宏观破坏模式是脱层，然而从细观角度来看，宏观的脱层破坏可以对应不同的细观损伤过程，以破坏面的形貌为例，有些破坏面的形貌为例，有些破坏面主要由裸露的纤维和纤维迹组成，而有些破坏面则主要由矩齿形基体材料组成。不同的过程对应着不同的力学性能、诸如脱层强度、韧性等、本文从细观角度研究了脱层破坏过程，并就铺设角、界面强度、基体开裂强度对该过程的影响进行了讨论。     

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.     

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.     

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。     

含内埋圆形或椭圆形脱层复合材料层合板的屈曲分析

用瑞里-李兹方法来建立含内埋圆形或椭圆形脱层板的屈曲分析模型.首先利用Heaviside阶梯函数,假定一种适合于脱层板的位移模式.然后由变分原理并进行线性化得出了含内埋圆形或椭圆形脱层板的屈曲特征方程.最后通过将含表面脱层的各向同性和各向异性板的屈曲载荷与其它文献进行比较,验证了该文分析方法的正确性,并分析了含内埋圆形或椭圆形脱层的各向同性、正交各向异性和角铺层层合板各种参数对屈曲载荷的影响.     

缺口复合材料层合板疲劳性能的试验研究

对带各种缺口的复合材料层合板的疲劳性能进行了研究。设计了不同类型的制品试件,分别进行静态和疲劳试验。试验数据表明,缺口对复合材料的静强度和静刚度的影响不大,缺口试样的疲劳寿命带高于缺口试样,与金属材料相比,复合材料对缺口不敏感。采用条状试样获得的力学性能不参代表复合材料的真实性能,实现表明自由边的缺口对结构提高疲劳寿命是有利的。文中还对疲劳过程中复合材料的刚度变化进行了研究,对文中所研究的层合板,     

复合材料层合板低速冲击响应和损伤分析

通过在有限元软件Abaqus/Explicit中编写用户材料子程序VUMAT,建立了一种基于能量演化的复合材料低速冲击渐进损伤模型．该模型以三维Hashin准则来预测层内损伤的起始,以一种简化的损伤变量来模拟层内损伤的演化,将具有双线性牵引-分离本构的零厚度界面单元插入层间来模拟分层损伤．采用该模型对14.7 J冲击能量下的纤维增强复合材料低速冲击过程进行了仿真分析,计算得到的冲击力-时间曲线、能量-时间曲线和损伤分布与试验结果吻合较好．根据数值模拟结果,分析了纤维、基体和分层损伤的扩展规律,为低速冲击下的复合材料结构设计提供了理论依据．