蔡登安
,
周光明
,
王新峰
,
钱元
,
刘伟先
材料工程
doi:10.11868/j.issn.1001-4381.2014.05.013
为研究双向玻纤织物复合材料在复杂应力状态下的力学行为,设计双轴加载十字型试样,对其进行不同载荷比的双轴拉伸实验,对比分析了材料在双轴拉伸载荷下的拉伸模量、拉伸强度及失效模式.结果表明:双向玻纤织物复合材料单轴拉伸行为表现为后期非线性、脆性断裂,双轴拉伸载荷下非线性现象更为显著;双轴拉伸模量随载荷的增大而增加,双轴拉伸载荷对材料的拉伸模量具有一定的强化作用;材料的双轴拉伸强度存在双向弱化效应,等比例双轴拉伸时,双轴拉伸强度最低,仅为单轴强度的60.5％;试样破坏发生于中心实验区域,材料不同载荷比的破坏形式有所不同,分别主要表现为纤维断裂、基体失效和玻纤布分层.
关键词:
双向玻纤织物
,
双轴拉伸
,
力学行为
,
失效模式
陈海立
,
周光明
,
王新峰
,
刘伟先
材料科学与工程学报
为研究复合材料导弹易碎盖薄弱区的承弯性能,制作了单搭接对接(胶接)和双搭接对接(胶接)试验件,进行了四点弯曲试验,研究了不同搭接长度对胶接接头弯曲破坏载荷的影响.同时,建立了复合材料单、双搭接接头的三维有限元模型,进行了弯曲载荷下的渐进损伤分析.层合板采用UMAT用户子程序编写的本构关系描述,胶接界面采用粘聚区模型进行模拟.引入合适的损伤起始和扩展准则,预测了接头的弯曲强度.仿真结果和实验结果吻合较好,表明受拉面搭接板长度的增加一定程度上提升了接头的抗弯性能,而受压面搭接板对于接头的强度影响不大.
关键词:
复合材料
,
薄弱区
,
胶接接头
,
弯曲性能
,
界面损伤
刘伟先
,
周光明
,
高军
,
钱元
复合材料学报
在复合材料正交各向异性连续损伤力学的基础上,引入由应变描述的连续综合变量,损伤演化方案采用综合变量的指数函数.考虑复合材料剪切非线性,通过非线性损伤因子在全局损伤出现之前将其引入本构方程.编写了VUMAT实施损伤模型,介绍连续损伤模型中材料参数的取值方法.对无法通过试验获得的损伤参数,采用遗传算法原理,定义个体适应度为试验及模拟载荷-位移曲线误差,通过编写MATLAB程序调用ABAQUS有限元模型实施参数反演方法.选择了常用铺层结构的复合材料带孔层合板进行仿真参数识别分析,验证了基于遗传算法参数识别方法的可行性.
关键词:
剪切非线性
,
复合材料
,
连续损伤模型
,
遗传算法
,
参数识别
刘伟先
,
周光明
,
王新峰
,
高军
复合材料学报
在弹性地基梁模型基础上,通过挠度与相对位移关系引入了双线性cohesive本构关系,并通过界面损伤因子统一描述界面损伤状态,在裂纹尖端考虑了损伤黏聚区存在,分别获得了各段通解.采用连续性边界条件求解积分常数,并以裂纹长度以及黏聚区范围为变量求解获得了载荷-位移曲线,从而获得了双悬臂梁(DCB)试件裂纹扩展过程.通过与已有理论模型结果对比,验证了本文理论分析的正确性,而文中理论考虑了弹性段后非线性的存在,且可同时考察3个cohesive参数的影响.通过研究界面参数变化对载荷-位移曲线的影响,从而对准确模拟界面时cohesive参数的选取提供一定的依据,并分析了界面参数与黏聚区长度的关系.
关键词:
DCB试件
,
弹性地基梁
,
cohesive理论
,
裂纹扩展分析
,
黏聚区长度
曾增
,
张庆茂
,
刘伟先
,
孔斌
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20141031.003
采用细观力学方法对单向C/SiC陶瓷基复合材料的基体失效机制进行了研究.利用剪滞理论模型和临界基体应变能(CMSE)准则预测了C/SiC陶瓷基复合材料受拉时基体开裂失效过程,获得了单向C/SiC陶瓷基复合材料基体开裂段的应力-应变曲线.并将扩展有限元法(XFEM)用于该开裂过程的模拟,得到了对应的应力-应变曲线.研究结果表明,采用剪滞理论模型、CMSE和采用XFEM得到的计算结果与相关的实验结果三者能较好地吻合,证明了计算方法的有效性.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
剪滞理论
,
失效模型
,
基体开裂
,
扩展有限元法
刘伟先
,
周光明
,
王新峰
材料科学与工程学报
本文首先以斜接角度、搭接长度以及搭接厚度为参数分别建立了复合材料单边斜接接头和双边斜接接头在拉伸载荷下的参数化有限元模型,采用abaqus软件中UMAT子程序功能编写了材料损伤本构模型,并利用cohesive单元模拟胶接界面损伤。通过渐进损伤分析,模拟出斜接接头的三种破坏模式,最终得到了各参数变化对斜接接头拉伸强度的影响,其中母板最终破坏模式对应最大拉伸强度,并对单边斜接接头和双边斜接接头结果进行了对比分析,得出双边斜接接头强度大于单边斜接接头强度的结论。
关键词:
复合材料
,
斜接接头
,
参数化模型
,
cohesive单元
,
渐进损伤分析
