复合材料层合板冲击后剩余强度的工程估算方法和有限元模拟分析

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1、第42卷第3期2010年6月南京航JournalofNanjing空航天大学学报V01．42UniversityofAeronautics&AstronauticsJun．No．32010复合材料层合板冲击后剩余强度的工程估算方法和有限元模拟分析贾建东1’2丁运亮1刘晓明(1．南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016；2．成都飞机工业(集团)公司技术中心，成都，610092)摘要：为研究复合材料层舍板冲击后刺余强度(CAD的计算，本文给出了两种方法：工程估算和有限元预测．工程估算是将受冲击损伤

2、的复合材料层舍板简化为正交各向异性带孔板，按照Nuismer．Whitney平均应力准则。计算正交各向异性带圆孔板的破坏强度．作为层舍板冲击后剩余强度的估算值。有限元方法则是采用Hashin失效准则和Tan的刚度降准则，在ABAQUS软件中自编UMAT材料损伤子程序，进行带孔层合板的损伤强度预估分析。结果表明，工程估算方法和有限元方法的计算结果均与试验结果相差不大，两种方法均可作为工程中估算剩余强度的有效方法。关键词：复合材料层合板；冲击损伤；平均应力准则；失效准则中图分类号：TB332文献标识码：A

3、文章编号：1005—2615(2010)03—0335—05EngineeringandFEMMethodsforEvaluatingCompressiveStrengthAfterImpactforCompositeLaminatesJiaJiandon91“，Eh'ngYunlian91，LiuXiaomin92(1．CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，2．R．8LD．Center，Ch

4、engduAircraftIndustrial(Group)Co．Ltd．，Chengdu，Nanjing，210016，China；610092，China)Abstract：Tostudythecompressiveresidualstrengthofcompositelaminatesaftertheimpact，tWOmeth．odsarepresented．Oneisusedforengineeringevaluation，andtheotherisusedforFEMprediction．

5、Inengineeringevaluation,thecompositelaminateaftertheimpactisequivalentasananisotropicplanewithahole．BasedonNuismer—Whitney’Saveragestresscriterion，thecompressionstrengthofthecompositelaminateaftertheimpactiscalculated．InFEMmethod，basedOnthedegradationcr

6、iteriaproposedbyTanandHashinfailurecriterion，thecompressionstrengthofthecompositelaminatewiththeholeiscalculatedusingtheusersubroutineUMATinsoftwareABAQUS．Resultsshowthatengineeringeval—uationandFEMmethodsareinagreementwithexperimentaldata．Theycanbeused

7、inengineeringpractice．Keywords：compositelaminate；impactdamage；averagestresscriterion；failurecriterion研究复合材料层合板的低速冲击损伤和剩余强度问题对保证飞机复合材料结构的安全性至关重要。层合板受冲击损伤后一般被等效为含有圆孔或椭圆孔的含缺陷层合板或者采用软化夹杂模型模拟损伤区域。Qi‘13和Ei—zein[z3等认为可以把层合板的冲击损伤看作是含有椭圆孔或软化夹杂的含缺陷层合板，通过Lekhnitsk

8、ii给出的含有椭圆形夹杂的无限宽板的解进行剩余强度预测。Soutis和Curtis[s-r]把层合板受冲击后的损伤近似地看作一个圆孔，该方法可以成功地预测受冲击后背面有可见损伤的层合板的剩余压缩强度。Avva和Pad一收稿日期：2009—10—13；修订日期：2010一01．23作者简介：贾建东，男，1970年生，博士研究生，高级工程师，丁运亮(联系人)，男，教授，博士生导师．E—mail：dylae@nuaa．edu．cn．336南京航空航天大学学报第