邹建胜
,
曾建江
,
童明波
,
蔡婧
机械工程材料
对蜂窝和泡沫夹芯的复合材料夹层结构通过夹具用拉伸试验模拟剪切破坏行为，分析了试验载荷一应变曲线及失效模式，得出应变场分布情况及失效原因，并分别对不同夹层结构的剪切行为进行了有限元模拟。结果表明：夹层结构的失效模式均为沿加载方向的屈曲破坏，并且在中间区域与边界区域之间的区属于纯剪应力区；夹芯材料的横向剪切模量直接影响了复合材料夹层结构的屈曲破坏载荷和失效模式；有限元分析的屈曲模态与试验失效模式较为吻合。
关键词:
夹层结构
,
剪切
,
屈曲
,
失效
李国弘
,
闫家益
,
李荣
,
童明波
兵器材料科学与工程
为准确仿真LY12BCZYU铝合金连接件的动态韧性失效过程,将延性失效模型和剪切失效模型联用来预测损伤起始和演化,分析损伤参数影响结构响应的规律,并根据试验结果对损伤参数进行反演推定.得到LY12BCZYU延性损伤模型和剪切损伤模型的损伤起始参数和失效塑性位移,计算结果与试验结果符合较好.
关键词:
失效分析
,
损伤参数
,
参数反演
,
铝合金
孙旋
,
童明波
,
陈智
,
高彬
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160308.003
采用试验和仿真分析的方法对T800/924复合材料接头在拉伸载荷作用下的力学性能进行研究.在电子万能试验机上进行了接头试验件的拉伸试验,记录试验中试验件的破坏过程,得到了最终失效载荷.采用非线性有限元法,基于ABAQUS软件平台,使用内嵌的材料用户定义子程序(VUMAT),建立了该试验对应的有限元分析模型,得到接头的应变分布情况,并给出接头失效载荷的计算值.结果表明:计算预测接头的损伤部位与试验吻合,失效载荷计算值与试验值差值较小,证明了仿真分析方法的可行性.通过结果分析发现,孔边是应力集中的地方,破坏一般从孔边开始萌生,并且接头面外受载能力较弱,接头的失效模式一般是孔边面外拉脱.
关键词:
碳纤维复合材料
,
力学性能
,
VUMAT
,
ABAQUS
,
失效模式
姜晓伟
,
曾建江
,
曾昭炜
,
童明波
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150715.003
针对单钉单剪复合材料螺栓连接,研究了间隙与干涉2种配合方式对接头刚度的影响及其机制.通过与试验结果的对比,验证了所采用的有限元方法的有效性.结果表明:对于复合材料单钉单剪螺栓连接,间隙配合导致接头刚度变小,3％钉直径的间隙量导致接头刚度下降16％～17％,并且随着间隙量的增大,接头刚度基本呈线性下降;而对于装配过程中没有产生孔边分层损伤的干涉配合连接件,0.5％钉直径的干涉量使得接头刚度增加了约15％.配合方式不同,连接件孔周接触应力峰值方向及厚度方向接触应力分布不均匀的程度不同,进而影响了接头刚度.
关键词:
复合材料
,
有限元
,
螺栓连接
,
配合方式
,
单钉单剪
孙旋
,
童明波
,
陈智
,
刘鑫娴
,
秦福德
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150709.002
为了研究湿热环境对碳纤维织物布层压复合材料疲劳性能的影响,开展了碳纤维织物布含中心孔层压板疲劳试验和剩余压缩强度试验,并为湿热环境拉-压疲劳试验自行设计了湿热环境试验箱.参照ASTM标准设计加工了疲劳试验夹具和压缩试验夹具,分别在标准环境条件(温度(23±2)℃、相对湿度(50±5)％RH),湿热环境条件(温度(70±2)℃、相对湿度(85±5)％RH)下对试件进行拉-压疲劳试验,之后分别进行了剩余压缩强度试验.以标准环境疲劳试验件的剩余压缩强度为基准值,对比湿热环境疲劳试验件的破坏载荷对应的极限压缩强度,计算其与基准值的差值.通过试验结果对比,得到湿热环境下试验件疲劳后剩余压缩强度下降了14％,该湿热环境对载荷谱下的碳纤维织物布层压复合材料试验件疲劳后剩余压缩强度影响较小.
关键词:
碳纤维
,
织物布层压复合材料
,
湿热环境
,
疲劳
,
剩余压缩强度
陈滨琦
,
曾建江
,
王玉青
,
童明波
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160706.001
本文从细观力学出发,提出一种新的基于物理失效机制的细观失效准则.该准则基于Mohr-Coulomb准则并侧重考虑了压缩载荷下组分材料的损伤模式和失效机制,指出压缩失效时压应力会阻碍断裂面的剪切破坏,并深入研究了纤维压缩失效模式,在纤维折断失效准则中引入纤维折断破坏面上剪切强度的概念.采用本文提出的准则对WWFEII(the Second World Wide Failure Exercise)中单向板算例进行失效预测和定量评估,并与Puck、Pinho、Cuntze、Carrere、Tsai-Ha、Hansen和Huang准则的预测结果进行对比,表明在三向载荷下本文提出的细观失效准则在8种失效准则中拟排名第一.研究了静水压力对基体强度的影响,得出影响因子仅与单轴压缩断裂角有关的结论.探讨了WWFEII各强度准则间关于失效包线是“张开”还是“封闭”的重要分歧,认为复合材料在三向压应力状态下失效包线是否为“张开”和“封闭”没有统一的标准答案,而是与复合材料的纤维体积含量、纤维和基体的力学性能、基体随静水压力力学性能的变化及基体的单轴压缩断裂角有关.
关键词:
复合材料
,
细观力学
,
失效准则
,
纤维折断
,
静水压力
罗少君
,
童明波
,
马凯
材料科学与工程学报
根据复合材料三维粘弹性本构关系,建立纤维增强复合材料层板高速冲击损伤的有限元分析模型.模型中引入界面单元模拟层间分层,结合三维Hashin失效准则进行单层板面内损伤判断.对数值结果进行分析,得到如下结论:边界四面不带应力层板的损伤面积最大,两个对面带应力层板的损伤面积次之,一面和三面带应力层板的损伤面积最小；边界应力增大而冲击速度不变时,剩余速度基本不变,损伤面积先增大后减小；冲击速度增大而边界应力不变时,剩余速度线性增大,损伤面积先增大后减小.
关键词:
本构
,
复合材料
,
高速冲击
,
损伤
,
边界
王跃全
,
童明波
,
朱书华
复合材料学报
为有效反映复合材料层合板层间相互作用和材料损伤非线性,建立了中等尺度的三维复合材料层合板渐进损伤分析模型.非线性渐进损伤分析过程包括应力求解、材料损伤失效判据及材料性能退化方案3个方面.讨论了损伤材料性能退化方案,引入与材料损伤模式相对应的损伤变量表征材料点的损伤状态,材料的刚度矩阵按损伤变量退化.基于该模型可成功预测复合材料层合板损伤起始、扩展直至最终失效的整个过程和极限强度.经文献试验数据验证,12种不同铺层顺序层合板的计算强度与试验数据均吻合较好,表明该模型在复合材料层合板极限强度预测上的有效性.
关键词:
渐进损伤分析
,
有限元模型
,
层合板
,
强度
王跃全
,
童明波
,
朱书华
复合材料学报
建立了复合材料层合板胶接贴补修理构型渐进损伤分析的三维有限元模型,其中层合板和胶层分别采用正交各向异性损伤和各向同性损伤的连续介质损伤力学模型,整个分析过程中同时考虑层合板和胶层的损伤形成和扩展以及它们之间的相互影响,单向压缩载荷作用下的层合板贴补修理构型的试验数据验证了该模型的有效性,采用该模型分析了不同的贴补修理参数对修补强度的影响.结果表明:当层合板补片较薄时,补片损伤是导致修补结构失效的主要原因;当补片较厚时,胶层失效是导致修补结构失效的主要原因,此时补片厚度增加并不能显著增大修补结构的极限强度.在复合材料贴补修理时需要对补片和胶层进行详细优化设计.
关键词:
连续介质损伤力学
,
有限元分析
,
修理
,
胶粘连接
,
强度
,
层合板
