黎增山
,
关志东
,
何为
,
刘德博
复合材料学报
针对纤维增强复合材料层板开孔拉伸，将复合材料层板的失效分为层内失效和层间失效，建立了复合材料层板开孔拉伸损伤分析模型。该模型基于逐渐损伤分析，对不同复合材料开孔层板进行了失效预测，并与文献试验结果进行了对比，破坏强度和失效模式均与文献试验结果非常吻合。结果表明本文中所建立的层板开孔拉伸损伤分析模型能够模拟含孔层合板拉伸过程中的损伤起始、损伤扩展和最终破坏模式，并最终预测含孔层合板拉伸失效模式和破坏强度。
关键词:
复合材料
,
开孔拉伸
,
损伤分析
,
逐渐损伤
,
失效模式
关志东
,
刘德博
,
李星
,
黎增山
复合材料学报
为了研究复合材料层间损伤,建立了一种新型零厚度界面单元模型,可以准确地预测复合材料Ⅰ型层间裂纹扩展。模型包括本构关系建立、损伤准则和损伤演化引入,并在大型商用有限元软件ABAQUS用户单元子程序VUEL中实现,采用显示积分方法求解,不存在收敛性问题,同时允许使用较粗的有限元网格。最后将该模型应用于国产碳纤维增强树脂基复合材料（CCF300/5428）双悬臂梁试验（DCB）模拟分析中,结果表明,此界面单元模型能够准确模拟复合材料层板Ⅰ型裂纹扩展,为复合材料层间损伤分析提供了一种有效的方法。
关键词:
国产复合材料
,
界面单元
,
双悬臂梁试验
,
能量释放率
,
有限元分析
关志东
,
黎增山
,
刘德博
,
李星
复合材料学报
针对纤维增强复合材料层板开孔压缩，将复合材料层板的失效分为层内失效和层间失效，建立了复合材料层板开孔压缩损伤分析模型。该模型基于逐渐损伤分析，对不同复合材料开孔层板进行了失效预测，并与文献中试验结果进行了对比，破坏强度和失效模式均与文献试验结果非常吻合。结果表明，本文中所建立的层板开孔压缩损伤分析模型能够模拟含孔层合板压缩过程中的损伤起始、损伤扩展和最终破坏，并最终预测含孔层合板压缩失效模式和破坏强度。
关键词:
复合材料
,
开孔压缩
,
损伤分析
,
逐渐损伤
,
失效模式
李星
,
关志东
,
刘璐
,
黎增山
复合材料学报
提出了一种新的基于物理失效模式的复合材料跨尺度失效准则,从细观层面分别对纤维和基体的失效模式进行了表征,将纤维失效分为拉伸失效和压缩失效,将基体失效分为膨胀失效和扭曲失效.建立了相应的失效准则及损伤演化方法.通过正方形和六边形的代表体积单元(RVE)模型,计算了宏观应力到细观应力的机械应力放大系数和热应力放大系数.以IM7/5250-4复合材料拉伸试验作为算例对失效模型进行了验证.计算结果与试验结果吻合较好,表明跨尺度失效准则能够准确预测复合材料层合板的破坏.
关键词:
复合材料
,
失效准则
,
跨尺度
,
损伤演化
,
代表体积单元
周睿
,
关志东
,
黎增山
,
卓越
,
张洪峰
,
薛斌
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20140616.004
采用试验和有限元方法研究了复合材料含翼肋单加筋板试验件的压缩性能,试验件包括带有长桁-翼肋连接和不含长桁-翼肋连接2种类型.试验和数值计算研究结果表明:与不含长桁-翼肋连接的试验件相比,带有长桁-翼肋连接的试验件具有较高的刚度和较高的临界屈曲失稳载荷,在后屈曲承载过程中具有较小的形变和较小的最终破坏载荷.试验件的最终破坏模式总是长桁与蒙皮间的界面脱粘,这表明长桁-翼肋连接对加筋板试验件的最终破坏模式无影响.在复合材料翼面结构设计中,需要综合考虑长桁-翼肋连接对加筋板初始临界失稳载荷、后屈曲变形和结构承载能力等方面的影响.
关键词:
复合材料
,
加筋板
,
连接
,
屈曲和后屈曲
,
有限元方法
孙伟
,
关志东
,
黎增山
,
蒋思远
,
贾云超
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151217.003
对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)薄壁圆管的扭转屈曲、失效载荷和失效模式进行了试验和数值模拟。试验观察圆管在扭矩作用下的3种失效模式，分析了不同失效模式的特征和机理。考虑圆柱壳的初始缺陷和非线性屈曲等因素，利用 ABAQUS建立了圆管屈曲和损伤的有限元模型。结果表明：屈曲诱发圆管表面微裂纹的产生和扩展，对圆管的失效有着加速作用；扭转失效过程中圆管层间应力较低，层间分层主要由管壁突然的破坏产生；圆柱壳的初始缺陷对屈曲和失效载荷的模拟影响较大，本文通过对比计算结果和试验数据确定了圆管的初始缺陷系数；损伤模型的数值模拟结果与试验数据相一致，验证了有限元模型的有效性。
关键词:
扭转失效
,
非线性屈曲
,
裂纹扩展
,
层间分层
,
初始缺陷
郭俊
,
关志东
,
黎增山
,
卓越
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150624.001
采用试验和有限元方法研究了带口盖加筋复合材料壁板的剪切性能.在带口盖加筋复合材料壁板有限元模型的基础上,去掉口盖,对不带口盖的大开口加筋复合材料壁板进行了有限元模拟分析,以此研究口盖对带口盖加筋复合材料壁板的影响.试验和数值计算结果表明:当达到屈曲载荷时,带口盖加筋复合材料壁板各个区域同步发生屈曲,最终破坏位置位于加强筋条以外的复合材料壁板区域;去掉口盖后,结构的刚度以及承载能力降低,结构的应力集中点以及损伤起始位置均发生变化,破坏时失稳形式无明显变化,均为局部失稳.
关键词:
口盖
,
加筋
,
复合材料
,
剪切试验
,
有限元分析
卓越
,
黎增山
,
谭日明
,
关志东
,
刘准
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150709.003
对GLARE3 6/5层板进行挤压性能试验研究,采用超声C扫描、断口微距拍摄和扫描电子显微镜等方法观测GLARE层板挤压渐进损伤过程和最终破坏模式.结果表明:GLARE层板挤压起始损伤为铝合金塑性变形;损伤扩展阶段,0°纤维主要承受挤压正应力,铝合金塑性变形增大,铺层间分层起始并扩展;0°纤维屈曲折断后层内纤维基体损伤和分层损伤急剧扩展,层板最终发生挤压破坏.将GLARE层板挤压失效分为层内失效和层间失效,采用应变描述的Hashin准则和界面单元方法并引入金属塑性建立GLARE层板挤压渐进损伤数值模型,数值模型对层板损伤起始位置、分层产生位置、损伤演化过程、最终破坏模式及破坏载荷进行了预测,计算结果与试验结果吻合较好,说明该计算方法能够有效模拟GLARE层板挤压渐进损伤性能.
关键词:
GLARE层板
,
挤压
,
渐进损伤
,
试验研究
,
数值模拟
冀赵杰
,
关志东
,
黎增山
,
谭日明
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151020.005
为确定压缩预应力对复合材料层板抗冲击损伤性能的影响，首先对不同压缩预应力下的碳纤维/双马树脂CCF300/5428层板进行了低速冲击和准静态压痕试验，然后通过热揭层和冲击后压缩试验分别得到了层板分层面积和剩余强度。结果表明：压缩预应力会大幅降低层板的接触刚度和弯曲刚度，从而导致相同冲击能量下层板凹坑深度和背部基体开裂长度增大；对于准静态压痕过程和相同冲击能量下的冲击过程，分层起始载荷和峰值载荷均随压缩预应力的增大而减小；在相同冲击能量下，随着压缩预应力的增大，层板内部分层总面积及冲击能量吸收比不断增大，剩余压缩强度不断降低。因此，压缩预应力会降低复合材料层板的冲击损伤阻抗，对损伤容限性能不利，在对承受压缩载荷结构的试验验证过程中应考虑压缩预应力对抗冲击损伤性能的影响。
关键词:
复合材料层板
,
压缩预应力
,
低速冲击
,
凹坑深度
,
分层
,
剩余强度
