基于树脂层强度预测分层萌生载荷

发布时间：2021-03-06 18:45

　　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. 

【文章来源】：力学季刊. 2020,41(03)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

图1 层间树脂

其中u,v,w为x,y,z方向上的位移，εx为轴向应变．由于对称性，实际建模时只取如图2所示的1/4结构．长度为单位长度，只划分1个网格．使用三维实体单元C3D8R进行计算．在中面z=0上施加ZSYMM对称边界条件，在宽度方向中面y=0上施加边界条件U2=UR1=0，在轴向的前后两端对应节点上利用ABAQUS的PYTHON接口施加以下线性约束[22]

图3为[±10]s层合板中+10/-10层间应力和树脂层面外应力沿宽度方向的分布，可以看到面外应力和层间应力都以剪应力σxz为主，只在大致一个层合板厚度范围内存在，σz和σyz几乎为0，主要发生III型破坏[7]．除在自由边缘处最大值存在较大差异外，面外应力与层间应力几乎重合．图4为[±25/901/2]s层合板中中面的层间应力和树脂层面外应力沿宽度方向的分布．可以看到中面层间应力以层间正应力σz为主，σxz和σyz几乎为0，主要发生I型破坏[7]．在自由边缘极小范围内(0.02H)，面外应力σyz有极大梯度变化．主要原因是在原本性能连续的中面引入树脂层后，出现了材料性能不连续的界面，使得应力存在奇异震荡性[26]．但是与[±10]s层合板相同，树脂层面外应力和层间应力在绝大部分区域内几乎重合．说明插入的薄树脂层中的面外应力可以很好地反映无树脂层的层间应力．

【参考文献】：
期刊论文
[1]纤维增强复合材料层合结构虚拟试验技术[J]. 庄福建,陈普会.  航空科学技术. 2019(10)
[2]纤维增强复合材料层合板分层扩展行为研究进展[J]. 赵丽滨,龚愉,张建宇.  航空学报. 2019(01)
[3]CFRP层合板抗分层损伤技术研究进展[J]. 贺雍律,张鉴炜,黄春芳,刘钧,江大志,鞠苏.  材料导报. 2018(13)



本文编号：3067611