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《低速沖擊下復(fù)合材料層合板損傷分析_溫衛(wèi)東》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、6材料工程/2007年7期低速沖擊下復(fù)合材料層合板損傷分析DamageAnalysisofLaminatedCompositesUnderLowVelocityImpactLoading溫衛(wèi)東,徐穎,崔海坡(南京航空航天大學(xué)能源與動力學(xué)院,南京210016)WENWei2dong,XUYing,CUIHai2po(CollegeofEnergyandPowerEngineering,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,C
2、hina)摘要:根據(jù)低速沖擊下復(fù)合材料層合板的分層損傷機理,發(fā)展了一種分層失效準則,該準則同時考慮了層間拉應(yīng)力、層間剪應(yīng)力和基體開裂等因素對分層損傷的影響,并在損傷分析中,區(qū)分了沖擊正面由擠壓應(yīng)力引起的纖維擠壓損傷和沖擊背面由彎曲拉應(yīng)力引起的纖維斷裂損傷,模擬了纖維斷裂、纖維擠壓、基體開裂、基體擠壓、分層等五種損傷的起始和擴展過程,完善了作者以前發(fā)展了低速沖擊逐漸累積損傷模型。通過與實驗結(jié)果進行比較,驗證了模型的合理性。關(guān)鍵詞:低速沖擊;復(fù)合材料層合板;失效準則;逐漸損傷中圖分類號:TB33文獻標識碼:
3、A文章編號:100124381(2007)0720006206Abstract:Anewdelaminationcriterionwasproposedaccordingtodelaminationdamagemechanismunderlowvelocityimpactloading.Theinfluenceofthrough2thicknesstensilestresses,interlaminarshearstressesandmatrixcrackingondelaminationhadbeen
4、takenintoconsideration.Thefibercrush2ingcausedbythecrushingstressesofimpactsurfaceandfibercrackingarousedbytensilestressesofimpactbacksurfacehasbeendistinguished.Theinitiationandpropagationoffibertensilefailure,fi2bercompressivefailure,matrixcrushing,mat
5、rixcrackinganddelaminationweresimulatedintheim2provedmodel.Agoodagreementwasfoundbetweenthepredictedresultsandthetestdata.Keywords:lowvelocityimpact;laminatedcomposite;failurecriterion;progressivedamage[3]復(fù)合材料層合板具有比強度、比剛度高,可設(shè)計性初始分層,因而不便于實際應(yīng)用。徐穎等采用剛度[4]強等
6、優(yōu)點,已被廣泛應(yīng)用于航空航天及其它民用領(lǐng)域。退化技術(shù)和改進的Chang2Chang失效準則模擬了四受低速沖擊后,復(fù)合材料層合板內(nèi)部容易產(chǎn)生基體開種沖擊損傷的產(chǎn)生和擴展過程,建立了三維低速沖擊裂和分層等損傷,這些損傷在日常檢測中不易被發(fā)現(xiàn),逐漸累積損傷預(yù)測模型,雖然該模型預(yù)測的損傷面積但會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的強度和壽命大幅下降,嚴重影響其繼與實驗結(jié)果吻合較好,但是對分層損傷形狀的預(yù)測結(jié)續(xù)使用。因此,復(fù)合材料層合板的沖擊損傷問題已受果不是很理想。到廣泛關(guān)注。綜上所述,目前關(guān)于沖擊分析的逐漸累積損傷模由于逐漸累積損傷分
7、析理論有利于了解層合板內(nèi)型,對分層損傷的預(yù)測結(jié)果都不是很理想,且都忽略了產(chǎn)生損傷后載荷的重新分布和損傷擴展過程,故許多由擠壓應(yīng)力引起的纖維擠壓損傷和由拉應(yīng)力引起的纖學(xué)者都應(yīng)用了該理論對復(fù)合材料層合板在沖擊載荷下維斷裂損傷的區(qū)別。本工作針對上述不足,對沖擊載[1]的破壞過程進行了分析。Hou研究了層合板受沖擊荷引起的層合板損傷開展了進一步研究。從分層損傷后,纖維斷裂、基體開裂、基體擠壓和分層等損傷的起機理出發(fā),發(fā)展了一種分層損傷判據(jù),該判據(jù)考慮了層始和擴展過程,由于他以應(yīng)力退化作為材料參數(shù)退化間拉應(yīng)力、層
8、間剪應(yīng)力和基體開裂等引發(fā)分層損傷的方式,故不能反映出材料自身性能的變化,且所預(yù)測的因素,并且在損傷分析時,區(qū)分了沖擊正面由沖頭擠壓分層損傷大小和形狀與實驗結(jié)果不是很吻合。Li引起的纖維擠壓損傷和沖擊背面由彎曲拉應(yīng)力引起纖[2]等基于Mindlin板模型對低速沖擊下的長纖維增強維斷裂損傷,模擬了包括纖維斷裂、纖維擠壓、基體開復(fù)合材料層板進行了逐漸損傷模擬,分析了四種主要裂、基體擠壓以及分層在內(nèi)的五種損傷模式在沖擊載損傷模式,其中在判斷分層損傷
