喻溅鉴
,
周储伟
复合材料学报
提出一种三维黏聚力界面损伤模型, 可以描述单调和交变载荷下层合复合材料混合型的分层损伤. 损伤用界面所经历过的最大位移间断来定义, 交变荷载下一个周期的加、卸载过程均考虑有损伤积累, 模型还考虑了单调和疲劳损伤的门槛效应和交变载荷下裂纹的闭合效应. 建立了包含该界面损伤模型的初始无厚度八节点等参界面单元, 并引入加速损伤的算法, 用一次计算循环代替若干次实际循环, 提高计算效率. 用该单元模型对某复合材料动部件疲劳分层裂纹的形成和扩展进行了模拟, 得到了分层裂纹前沿界面局部损伤和结构疲劳分层的发展规律, 模型预测的裂纹长度一荷载循环次数对数(α-logN)曲线和结构剩余刚度与试验数据吻合.
关键词:
层合复合材料
,
疲劳分层
,
损伤累积
,
黏聚力模型
,
界面单元
周储伟
,
喻溅鉴
,
周光明
复合材料学报
doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2004.06.027
根据三维机织复合材料中纤维束排列和变形的周期性特点,推导了一种细观梁单元模型.该模型考虑了纤维束的拉(压)弯耦合效应和纤维束之间的相互作用,可以描述纤维束和基体中的细观应力分布,并得到宏观的力学性能.针对一种典型的三维机织复合材料,首先根据编织参数,确定其细观几何结构,取最小周期的一段纤维束作为分析胞元,用上述细观梁单元分析了该段纤维束在面内拉伸荷载下的细观应力分布,计算出平均模量, 并用材料试验和细观实体有限元对本模型进行了检验,结果与本文的预测吻合良好.研究表明,拉、弯耦合效应引起的纤维束中的细观弯曲应力同平均轴向应力相比,不可忽略.
关键词:
三维机织复合材料
,
细观力学
,
梁单元
