FRP层合板孔边损伤建模技术研究与试验验证

发布时间：2020-06-13 18:11

【摘要】：复合材料结构不可避免地存在孔、连接或开口。缺口的存在破坏了纤维的连续性,改变了结构的传力路线,使得结构因为局部刚度的突变而在缺口附近区域产生应力集中,应力集中处的材料损伤会降低复合材料结构强度和使用寿命。对于结构设计者来说,理解这种含缺口的纤维增强复合材料的力学性能至关重要。本文首先总结评述了以往复合材料层合板缺口强度预测方法,回顾了复合材料三维数值仿真模型,并对前人所做试验工作进行了较为详细的资料整理。利用光透法观察玻璃纤维复合材料在拉伸试验中的损伤扩展现象,采用微距拍法观测材料层内基体损伤情况,重点观察孔边应力集中区的裂纹损伤方式,清晰地观察到了沿纤维方向的基体损伤,为数值模拟的建模方法提供依据。提出一种基于连续介质损伤力学的数值模型,采用Puck准则与基于应力的二次准则分别判定层内与层间的起始损伤,判定失效后采用线性软化模型对材料进行损伤演化。模型考虑了就位效应。在ABAQUS软件中,结合自编VUMAT子程序,在建模过程中考虑缺口附近应力集中缓解现象,采用对齐网格,使每一层的网格边缘沿纤维方向排列,在层间引入内聚力接触属性模拟分层,与文献中试验结果对比,认为该模型可以预测任意材料体系和铺层参数的层合板在拉伸载荷作用下的损伤破坏过程及失效载荷,与参考文献中的计算结果比较发现,该方法的预测精度较高,验证了其正确性。
【图文】：

型[4]视复合材料缺口尖端的损伤区域为等效裂将等效裂纹视为已经扩展的裂纹，根据均匀各正。临界应力强度因子(或临界能量释放率)和得到远场的应力值即复合材料缺口强度。裂理论为基础提出的线弹性断裂力学(LEFM)受的安全应力以及固体强度的预测[5]。之后又in(ML-)模型，，损伤区域模型(DMZ)等，这些模据线弹性断裂力学的模型提出了针对含直裂纹存在长度为 a 并且垂直于加载方向的能量集中

图 1.2 点应力模型 2 4 N 0 1 1 T 2 2 K 应力大于或等于无缺口层合板在图 1.3 平均应力模型
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V250.2

【参考文献】

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本文编号：2711549