含分层缺陷复合材料层合板分层扩展研究

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1、第４４卷第５期航空计算技术Ｖｏｌ．４４Ｎｏ．５２０１４年９月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＳｅｐ．２０１４含分层缺陷复合材料层合板分层扩展研究１１２３１姜晓伟，朱书华，李国弘，徐建，童明波（１．南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室，江苏南京２１００１６；２．给天纳克中国研发中心，上海２０１８０４；３．西安卫星测控中心，陕西西安７１００４３）摘要：采用基于粘聚区模型（ＣＺＭ）的粘接元方法对含分层缺陷复合材料层合板进行了分层扩展研究。在缺少材料层间试验数据的情形下，应用

2、了一种参数估算法确定粘接元的界面强度和刚度，并计算得到了含分层缺陷复合材料层合板的分层起始及扩展载荷，计算结果与试验值吻合良好，验证了所用方法的有效性。在此基础上，分析了不同分层位置对分层屈曲载荷、分层起始及扩展载荷的影响，并讨论了铺层角度对分层扩展方向的影响。关键词：复合材料；层合板；分层缺陷；分层扩展中图分类号：Ｖ２１５文献标识码：Ａ文章编号：１６７１桘６５４Ｘ（２０１４）０５桘００７３桘０４InvestigationofDelaminationPropagationofCompositeLaminatew

3、ithDelaminaitonDefects１１２３１ＪＩＡＮＧＸｉａｏ桘ｗｅｉ，ＺＨＵＳｈｕ桘ｈｕａ，ＬＩＧｕｏ桘ｈｏｎｇ，ＸＵＪｉａｎ，ＴｏｎｇＭｉｎｇ桘ｂｏ（１．KyeLaboratoryofFundamentalScienceforNationalDefenseDepratmentfoAicrraftDesign，NanjingUniversityofAeronatuicsandAstronautics，Nanjing２１００１６，China２；．TENNECOGlobalReseacrhCenter，

4、Shanghai２０１８０４，Cihna；３．ChinaXi′anSatelliteControlCenter，Xi′an７１００４３，China）Abstract：ＴｈｅｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｌａｍｉｎａｔｅｗｉｔｈｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎｄｅｆｅｃｔｓｉｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈｃｏｈｅｓｉｖｅｅｌｅｍｅｎｔｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆＣＺＭｍｏｄｅｌ．Ａｍｅｔｈｏｄｏｆｅｖａｌｕａｔｉｎｇｔｈｅｐａｒａｍｅ-ｔｅｒｓｏｆｃｏ

5、ｈｅｓｉｖｅｅｌｅｍｅｎｔｗｈｅｎｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｒｅｕｎｋｎｏｗｎｉｓａｐｐｌｉｅｄａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｆｉｔｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｗｅｌｌ．Ｗｉｔｈｔｈｅｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｖｅｒ-ｉｆｉｅｄａｂｏｖｅ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎｌｏｃａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｓｕｂｌａｍｉｎａｔｅｂｕｃｋｌｉｎｇｌｏａｄ，ｄｅｌ

6、ａｍｉｎａ-ｔｉｏｎｉｎｉｔｉａｔｉｏｎａｎｄｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎａｒｅａｎａｌｙｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｐｌｙｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｄｅｌａｍｉｎａ-ｔｉｏｎｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎｉｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Keywords：ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ；ｌａｍｉｎａｔｅ；ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎｄｅｆｅｃｔｓ；ｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ引言含椭圆分层复合材料层合板前后屈曲行为的影响，发含分层缺陷复合材料层合板的分层扩展是复合材现分层前缘的闭合接触效应受分层

7、几何形状的影响很［６］料结构破坏的一种主要形式，而复合材料结构制造与大；傅向荣等在复合材料层合板分层裂纹扩展的拉装配的过程中都很有可能产生分层缺陷。因此，研究伸试验的基础上提出了一种分层的建模方法；王瑜含分层缺陷复合材料层合板的分层扩展对提高复合材［７］等应用三维渐进损伤分析与粘聚区模型模拟含分层料结构的耐久性与损伤容限具有重要的工程意义。损伤复合材料层合板在压缩载荷下的分层扩展与整体近年来，研究人员对此问题进行了大量的研究。失效过程，发现分层扩展研究应该要考虑层内失效与［１］在分层扩展机制的研究方面，张璐、Ｇ

8、ｒｅｅｎｈａｌｇｈ层间失效的耦合作用。目前国内外研究中，很少见到［２］［３］等、Ｒｅｅｄｅｒ等研究了含分层缺陷复合材料层板在在缺少材料层间试验数据时，确定用于研究分层扩展压缩载荷作用下的分层扩展，他们认为分层扩展主要的粘接元参数的工程应用方法，也很少见到关于分层是由于子板发生了屈曲。在分层扩展的研究方法方位置、铺层角度对于分层扩展的影响的研究。［８－１１］面，最为常用的是基于粘聚区模型