基于ABAQUS复合材料层合板渐进损伤有限元分析

发布时间：2016-10-25 12:32

  本文关键词：基于ABAQUS复合材料层合板渐进损伤有限元分析，由笔耕文化传播整理发布。

《中北大学》 2015年

基于ABAQUS复合材料层合板渐进损伤有限元分析

施建伟  

【摘要】：复合材料凭借其高比强度和比模量、可设计性显著、材料与结构具有同一性等优异的性能，广泛应用于航空航天、汽车工业、能源工程、风力发电及船舶工业等领域。复合材料在实际的生产制造、使用和维护过程中，常常会受到外力载荷的作用。由于复合材料层间剪切强度相对较弱，层合板材料结构的损伤阻抗和层间强度较差，所以会常常形成一些目视不可见的不易察觉的层内或层间内部损伤，如基体开裂，纤维断裂以及层间分层等失效模式。这些不易察觉的内部损伤使得复合材料结构的力学性能严重退化，严重降低了结构的强度和使用寿命，带来了潜在的安全隐患，在一定程度上制约了纤维增强树脂基复合材料的应用。因此，研究复合材料在外力载荷下的变形和损伤等机理，对于复合材料结构设计及提高复合材料结构的抗外力损伤性能具有重要的研究意义。 本文首先利用大型商用有限元分析软件ABAQUS/Explicit，基于Hashin失效准则和内聚力单元，建立了复合材料层合板渐进损伤有限元分析模型，同时通过实验测试玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料单向板的基础性能，得到了ABAQUS分析所需基础参数。然后考虑了网格密度及其单元损伤退化参数的影响作用，优化了模型。 基于优化的有限元模型，本文得到了复合材料层合板在三点弯曲载荷作用下层内失效与层间分层失效的起始与扩展过程。通过模拟研究表明：90°铺层主要的失效模式为基体拉伸失效和基体压缩失效，0°铺层主要失效模式为纤维拉伸失效与纤维压缩失效，基体拉伸与纤维拉伸失效模式主要集中在层合板下层位置，基体压缩与纤维压缩失效则主要集中在层合板上层位置，而且基体失效模式要先于纤维失效模式，但是纤维失效模式占层合板失效主导地位；层合板最下层最容易发生分层，而且扩展速度快。

【关键词】：
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB332
【目录】：

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