含低速冲击损伤层压板的压缩破坏研究

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1、第2卷第3期航空工程进展Vo1．2No．32O11年8月ADVANCESINAER0NAUTICAISCIENCEANDENGINEERINGAug．2011文章编号：1674—8190(2011)03—282—05含低速冲击损伤层压板的压缩破坏研究汪兰明，张博平，张小娟(西北工业大学航空学院，西安710072)摘要：对复合材料的结构损伤演化过程的研究在飞机结构设计中具有越来越重要的工程指导意义。针对含低速冲击损伤层压板的压缩分析，提出了一种考虑层间损伤的三维有限元模型，该模型通过层间节点耦合方式，将复合材料层压板各子层粘合到一起，能准确、形象的模拟层间的相互作用。同

2、时，基于累积损伤思想开发了复合材料层压板压缩过程的损伤仿真程序，该程序能够预测层压板在压缩载荷下面内和层问损伤的产生、发展及整体破坏过程。并以材料T300／5222为例，对含低速冲击损伤层压板的压缩强度进行了数值‘算和试验研究，结果表明：该方法能较好的预测含冲击损伤层压板的压缩破坏载荷。关键词：低速冲击；层压板；损伤；压缩；破坏载荷中图分类号：V214．8；TB33文献标识码：ACompressiveFailureResearchofLaminateswithLow。velocityImpactDamageWangIanming，ZhangBoping，ZhangXi

3、aojuan(SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Researchofcompositedamageevolutionprocessisofmoreandmoreimportantengineeringsignifi—canceinairc-raftstructuredesign．A3DfiniteelementmodelinconsiderationofdamagebetweenlaminatesisproposedtOruncompre

4、ssionanalysisofcompositelaminatesunderlowvelocityimpact．Themodelbondssub-laminatetogetherbynodescouplingtOsimulatelaminates’mutualinteractionaccurately．Meanwhile，acorn—pressivesimulationprogramofcompositelaminatesisdevelopedbasedondamageaccumulation．Itcanpredictthedamageinitiationandpro

5、pagationbothinlaminateandbetweenlaminatesundercompressionload．Finally，compreSSiontestandcalculationofcompositelaminateswithlow-velocityimpactdamageiscarriedout．Bycorn—parisonofresultsbetweensimulationandtest，themodelandtheprogramproposedareverifiedtOpredictthebreakingloadoflaminateswith

6、lowvelocityimpactdamageaccurately．Keywords：lowvelocityimpact；laminate；damage；compress；breakingload复合材料层压板压缩破坏是一个极其复杂的0引言过程，它包含了纤维断裂、基体开裂、基纤剪切、分随着复合材料在飞机结构设计中用量的增加，层等多种损伤模式，尤其是分层造成的子层屈曲，将严重影响到复合材料层压板的压缩强度_1]。目在工程对结构损伤演化过程的研究中具有越来越重要的意义。研究表明，低速冲击会对复合材料层前，国内外研究者对复合材料层压板的压缩问题进压板造成大面积的分层损伤，而

7、分层又会严重的影行了大量的研究，Chang等l_3基于累积损伤理论响层板的压缩强度。因此，建立一种能够考虑分层建立了二维有限元模型研究复合材料层压板的压的复合材料层压板模型，对于复合材料层压板压缩缩强度，由于该模型没有考虑层间损伤，预测值与损伤分析具有关键性的作用。实验结果的相对误差较大；Xiong等[5采用软化夹杂的方法预测了层压板受冲击后的剩余压缩强度，他认为由软化夹杂引起的应力集中是层压板失效收稿日期：2010—1026；修回日期：2010—12-31的主要原因；程小全等]研究了小试件层压板低速通信作者：汪兰明，wlm621@163．corn第