基于复合材料分层损伤模型的层压板静强度分析

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1、第3卷第1期航空工程进展V01．3NO．12012年2月ADVANCESINAER0NAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGFeb．2O12文章编号i1674—8190(2012)01—071—06基于复合材料分层损伤模型的层压板静强度分析余明，赵美英，王瑜(西北工业大学航空学院，西安710072)摘要：对层压板进行强度分析时同时考虑面内失效和分层损伤可以得到更加合理的强度预测值。基于复合材料层压板分层机理分别采用Hashin准则和分层因子进行面内损伤和分层损伤的计算，并结合材料性能退化发展了一种能

2、够考虑分层损伤的层压板累积损伤模型。该模型能够模拟层压板面内和分层损伤产生、发展直至最终破坏的完整过程。通过对两种典型复合材料层压板单钉连接接头的失效分析，表明计算结果与传统三维有限元计算结果相比精度较高，并能有效预测各层间分层损伤的扩展情况。关键词：层压板接头；有限元模型；分层；累积损伤；静强度中图分类号：V215文献标识码：AStaticStrengthAnalysisofCompositeLaminateBasedonDelaminationDamageModelYuMing，ZhaoMeiying，WangY

3、u(SchoolofAeronautics，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072，China)Abstract：Consideringthein-planefailureanddelaminationfailurecangetmorereasonablestrengthpredictionvaluewhenanalyzingthestrengthoflaminate．Basedonthemechanismoflaminatedelamination．anewp

4、ro—gressivedamagemodelcapableofsimulatingthecompositedelaminationfailureisestablished．TheHashincri—terionandasimplefailurecriterionareintroducedtopredictin．planefailureanddelaminationfailureandapro—posedpropertydegradationmodelisadopted．Themodeliscapableofasses

5、singtheinitiationandpropagationofin-planeanddelaminationdamageinlaminatesuntilitsfinallybreakageandofpredictingtheultimatestrengthofthe1aminates．Throughfailureanalysis，theresultsoftwocompositesinglefastenerjointsdemonstratebettera—greementwiththeexperimentscomp

6、arewiththetraditional3Dprogressivedamagemode1．ThedelaminationdistributionbetweeneachtwolayersiSalsopredicted．Keywords：compositelaminatejoints；FiniteElementModel；delamination；damageaccumulation；stat-iestrength对强度的影响。事实上，复合材料的分层损伤作为0引言层压板的基本失效形式，会直接影响复合材料的刚度，进而影响

7、到层压板的极限强度与疲劳寿命的预虽然针对复合材料结构的强度预测研究开展测精度。较早，却由于复合材料的破坏形式的多样性和破坏在考虑分层损伤影响的失效分析里，一些研究机理的复杂性，计算结果仍然不令人满意。针对复合材料结构的强度分析，一些学者采用基于二维有者采用了基于层压板三维有限元模型：CamanhoP限元模型的累积损伤方法引，没有考虑分层失效P等[4]简单的引入分层判据进行失效分析，没有区别面内损伤与分层损伤，也没能体现层间应力的奇异性与层压板分层机理；陈建桥等]在分层准则中收稿日期：2010—11-22；修回日期：2

8、010—12—29引入了局部平均层间应力的概念，充分考虑了层间通信作者：余明，yumingbol986@126．corn应力的局部性与奇异性，然而通过相邻层法向刚度72航空工程进展第3卷退化来模拟分层损伤的方法却没能体现分层破坏其所在子层材料特性相一致，芯层厚度t为粘连层的机理。另外一些研究者在充分考虑分层机理的厚度t的2．5倍。这样层压板面内