高相胜
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张凤鹏
复合材料学报
层间短纤维强韧化是复合材料层合板层问增韧的有效途径之一. 采用三维非线性有限元方法分析了层间短纤维强韧化复合材料层合板的分层扩展问题, 探讨其影响因素. 以混合模式下通用裂纹扩展的能量准则作为分层扩展判据, 通过虚拟裂纹闭合技术计算分层尖端能量释放率. 用节点双编号和单元生死技术模拟分层扩展. 采用弹簧单元模拟层间短纤维作用, 通过改变弹簧刚度修正短纤维桥联力. 采用GAP元处理分层区的接触非线性问题. 分析了分层区桥联力对层间应力场、位移场以及分层扩展的影响. 研究结果表明, 层间短纤维有效延缓了分层扩展, 增韧效果明显.
关键词:
复合材料
,
层合板
,
层间短纤维
,
增韧
,
能量释放率
,
分层扩展
高相胜
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张以都
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黎定仕
材料科学与工艺
运用大型有限元软件ANSYS,基于复合材料层合板损伤理论,建立了含面内损伤和埋藏分层的复合材料层板三维有限元模型.分析了面内损伤对复合材料层板分层的影响.采用三维Hashin准则预测复合材料损伤,分层区损伤采用多种损伤模型,损伤发生后,认为材料仍连续,并修改损伤单元对应的材料参数.通过虚拟裂纹闭合技术（VCCT）计算分层尖端能量释放率,采用GAP元处理分层区的接触非线性问题.分析了单向轴压作用下分层区面内损伤的形式和演化过程,以及面内损伤对层间应力场、位移场以及分层能量释放率的影响.数值计算结果表明：面内损伤在降低分层区应力峰值的同时也使层间应力得到了均化,对分层扩展有屏蔽作用.
关键词:
复合材料层合板
,
分层
,
面内损伤
,
能量释放率
,
应力均化
