李红周
,
丁江平
,
范欣愉
复合材料学报
为了预测非屈曲织物增强复合材料的力学性能，建立了纤维束的正六边形单胞和非屈曲织物复合材料的长方形单胞，并重点推导了正六边单胞的方程边界条件。通过跨尺度逐级计算这两个单胞的有效弹性常数，得到了非屈曲碳纤维织物增强环氧树脂基复合材料的宏观有效弹性性能和强度。对该非屈曲织物复合材料在拉伸载荷下的累计失效进行了有限元损伤分析。结果表明：初始损伤发生在富树脂区或横向纤维束，损伤在富树脂区与横向纤维束内逐步扩展，最后向纵向纤维束扩展并迅速导致整体失效；非屈曲织物增强复合材料的面内拉伸模量的计算预测值非常接近实验值，面内拉伸强度计算值略小于实验值。
关键词:
非屈曲织物复合材料
,
对称单胞
,
跨尺度建模
,
细观力学有限元法
,
有效弹性常数
,
渐进损伤
,
强度预测
俸翔
,
廖强
,
何安荣
,
王树浩
宇航材料工艺
作为一种重要的连接及承载形式,复合材料螺栓的连接性能直接影响到结构组件的承载可靠性.本文针对复合材料各向异性及渐进损伤特点,建立了包含复合材料螺栓及复合材料板的有限元模型.通过编制U-Mat程序,利用ABAQUS商用软件对复合材科螺栓连接的失效过程进行了数值模拟,得到了连接件的载荷-位移曲线,并对连接件的失效模式进行了分析.
关键词:
复合材料
,
连接
,
有限元
,
渐进损伤
姚宇超
,
许希武
,
毛春见
材料科学与工程学报
通过试验研究T300/5405复合材料层合板在6种湿热环境下开孔拉伸、开孔压缩的极限强度,分析了湿热环境对开孔复合材料层合板强度性能的影响,对比了不同湿热环境下材料的破坏模式.在有限元仿真方面,通过考虑湿热环境对材料刚度和强度的影响,建立了湿热条件下复合材料开孔层合板极限强度的预测方法,模拟了开孔复合材料层合板在不同湿热环境、不同载荷类型下的损伤演化全过程.有限元预测结果与试验结果的误差在20％以内,验证了该预测方法的有效性.
关键词:
湿热环境
,
复合材料
,
渐进损伤
,
仿真方法
,
试验验证
孙胜
,
曹增强
,
甘学东
兵器材料科学与工程
基于ABAQUS建立复合材料层合板螺栓连接三维渐进损伤模型，并通过数值模拟与实验极限强度值的对比，证明模型具有较好的准确度，相对误差均在8%以内。在此基础上，研究螺栓-孔配合精度对层合板螺栓连接强度的影响，并预测其损伤起始到最终失效的损伤扩展过程。结果表明，采用干涉量较小的干涉配合可以提高接头的极限强度；损伤单元由中间铺层向表面铺层扩展，当损伤单元由孔边沿径向扩展至板宽边缘时，层合板最终失效。
关键词:
复合材料
,
螺栓连接
,
渐进损伤
,
干涉配合
,
损伤扩展
卓越
,
关志东
,
谭日明
,
郭俊
航空材料学报
doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2015.6.005
为研究玻璃纤维增强铝合金层板(GLARE)在挤压载荷作用下的损伤起始、演化方式和失效特点,采用超声C扫描、断面分析和扫描电子显微镜对三种铺层方式的GLARE层板单钉双剪实验进行观测.对挤压载荷下层板损伤起始和演化进行了观察对比,分析了铺层方式对层板挤压失效过程和破坏模式的影响.对实验中观察到的金属塑性变形、纤维屈曲、基体开裂、分层扩展等现象之间的关系进行了分析和说明.实验表明,挤压初始阶段,GLARE层板主要由铝合金承载,铝合金进入塑性之后,层板承载特性、损伤过程及最终破坏模式主要受纤维铺层方式影响.
关键词:
纤维金属层板
,
GLARE
,
挤压
,
渐进损伤
,
铺层方式
孙浩
,
许希武
,
郭树祥
材料科学与工程学报
基于渐进损伤方法,研究了含单脱层缝合复合材料层板在压缩载荷下的剩余强度。通过商用软件ABAQUS建立了含单脱层缝合复合材料层板剩余压缩强度计算模型,考虑了子层屈曲和分层扩展对剩余强度的影响。通过UMAT子程序实现了层板失效、层间失效和缝线失效的模拟。通过嵌入式杆单元结构模拟了缝线桥联作用及失效。采用Hashin准则及刚度折减法对纤维拉压、基体拉压失效进行了模拟。通过渐进损伤分析,揭示了缝合情况下含单脱层复合材料层板的失效机理,讨论了缝合参数对剩余压缩强度的影响。所预测的破坏模式和剩余强度结果与实验能较好地吻合。分析表明缝合可以明显提高含分层损伤复合材料层板的子层屈曲载荷,抑制分层扩展,并提高层板的剩余压缩强度。
关键词:
复合材料
,
层板
,
缝合
,
剩余压缩强度
,
渐进损伤
张弥
,
关志东
,
郭霞
,
薛斌
航空材料学报
doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2015.2.011
采用四点弯曲试验及有限元模型对比分析两种成型工艺下,工字型加筋结构试验件的破坏过程及破坏机理.研究表明:共固化试验件比二次胶接试验件损伤门槛高,且损伤扩展缓慢,表现出较好的承载能力;共固化试验件损伤主要发生在筋条蒙皮连接界面,且填充区也发生破坏;二次胶接试验件损伤主要发生在胶膜内部.在试验的基础上建立渐进损伤有限元模型,考虑两种成型工艺的不同及工字型筋条铺层角的不对称,有效地模拟两种工艺下的破坏.
关键词:
成型工艺
,
复合材料
,
脱粘
,
渐进损伤
,
破坏机理
孙立
,
许希武
,
徐煜
材料科学与工程学报
本文提出了基于连续损伤力学的复合材料层合加筋壁板渐进损伤分析模型.该模型采用界面单元模拟筋条和壁板之间的连接界面,连接界面和复合材料层板分别采用Quads准则和Hashin准则作为失效判据,基于内嵌连续损伤状态变量的材料刚度退化方案,采用非线性有限元方法,研究了复合材料加筋肇板在压缩载荷下的破坏过程,分析了结构相应失效模式的细观失效机理.数值分析结果与实验数据吻合较好,证明该方法的合理性和有效性,并详细探讨了界面单元关键参数和层板铺设角度对加筋壁板结构力学响应的影响规律,得到了一些富有价值的结论.
关键词:
复合材料
,
加筋板
,
脱粘
,
渐进损伤
,
压缩强度
沈创石
,
韩小平
,
郭章新
,
王彬
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2014.01.012
针对孔口缝合补强复合材料层合板,通过有限元软件建立了含孔口缝合补强复合材料的渐进损伤模型.利用该模型预测了不同缝合参数情况下的破坏载荷,数值结果和实验吻合较好,证明了模型的有效性.在拉伸载荷情况下,模拟不同缝合参数下不同铺层的孔边损伤情况,发现不同缝合参数对层合板纤维损伤的影响与铺层角度密切相关.结果显示缝合补强后,层合板的损伤过程有明显的推迟,特别是双缝合情形下推迟的程度尤为显著.
关键词:
含孔口层合板
,
缝合补强
,
渐进损伤
,
损伤推迟效应
张超
,
许希武
,
毛春见
复合材料学报
采用考虑纤维束相互挤压的纤维束截面八边形单胞模型,引入周期性边界条件,对三维编织复合材料的渐进损伤过程进行数值模拟,并预测了材料的拉伸强度.通过在应变能密度函数中引入损伤状态变量,建立了含损伤材料的刚度矩阵,运用基于不同失效模式下损伤状态变量的刚度渐进折减法表征材料积分点损伤,通过数值结果与试验结果的对比,分析了Hashin和Tsai-Wu两种准则作为判定纤维束起始损伤的适用性.分析表明:基于引入不同失效模式的Tsai-Wu准则的数值模拟和试验结果吻合良好;Hashin准则不适合作为编织纤维束的损伤判据;不同编织角材料的失效机制不同.
关键词:
三维编织复合材料
,
渐进损伤
,
失效准则
,
强度预测
