含分层损伤复合材料层板压缩分层疲劳扩展研究

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1、学术论文RESEARCH*含分层损伤复合材料层板压缩分层疲劳扩展研究ProgressiveDelaminationGrowthinCompositesLaminatesUnderCompressiveFatigueLoad中国空空导弹研究院孙益军南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室林智育[摘要]采用基于Mindlin一阶剪切理论的连续DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.09.077壳单元，建立了预测含分层损伤复合材料层板在压缩疲劳载荷作用下的分层扩展3D模型，分析了含穿透分层复合材料层合板因其较高的比强度、比刚度，已被复合材料层板在压缩疲劳载荷作

2、用下的分层扩展行为。广泛应用于航空航天领域。复合材料层板在制作和使利用累积损伤理论，对层板内出现的各种典型损伤进行用过程中经常会遭受到外部低能量物体的冲击，使其内相应的刚度折减，并在循环加载过程中对材料性能进行部出现分层、纤维断裂、基体开裂等损伤，其中分层损伤强度弱化。利用虚裂纹闭合技术（VCCT）计算分层前是主要的损伤形式。分层将导致材料承载能力大幅下缘处的能量释放率，结合混合断裂判据判断分层是否扩降，对压缩性能的影响尤为明显。含分层损伤复合材料展，进而得到压缩疲劳载荷作用下分层扩展规律。计算层板结构，在压缩疲劳载荷作用下，随着载荷循环次数模型通过大型商用有限元软件和自编程序实现。通过的

3、增加，材料的损伤逐渐累积，材料的刚度和强度等性对数值仿真结果和试验结果进行比较，验证了模型的合能会发生衰退，同时分层损伤会发生扩展，进一步降低理性和准确性。结构的承载能力，严重影响结构的安全使用。因而，开关键词：复合材料层合板分层损伤能量释放展含分层损伤复合材料层合板疲劳分层扩展研究，分析率压缩疲劳分层扩展分层损伤扩展机理，揭示分层损伤扩展规律，具有十分[ABSTRACT]BasedontheMindlinfirstorder重要的理论意义和工程应用价值。sheardeformationtheory,a3Dfiniteelementmodelfor关于含预置分层复合材料层板疲劳问题，国内外

4、[1]simulatingprogressivedelaminatongrowthincomposite从试验和理论方面都开展了一些研究。崔志华从试laminateswithdelaminationdamageunderfatigueload验出发，研究了DCB、ENF、MMB、TCTT以及TCTC试isperformed.Basedondamagecumulatingtheory,the样构形对T300/914、CT300/M10等材料体系在不同条strain-basedfailurecriterionwithcorrespondingstiffness件下的层间断裂特性和分层疲劳扩展规

5、律，得到了各degradationtechnologyisadoptedtothemodelduringfa-种条件下的分层扩展与刚度降低的直接关系和规律。[2][3][4][5]tiguedamage.TheVCCTtechnologyisusedformodelingBlanco、Soutis、Uda和Pelegri等用界面元模型数theregionbetweentwolaminas.Theinitialandevolution值研究了疲劳载荷作用下树脂基复合材料I型、II型以ofinterlaminardamageisdecidedbymixedmodeenergy及I/II混合型的

6、层间开裂试验过程和分层损伤扩展，而[6]releasedratefailurecriterion.Andtheinterfacialdamage周储伟等提出可以描述单调和交变载荷下层合复合neartheinterfacecracktipandthedevelopmentofdelam-材料混合型的分层损伤三维黏聚力界面损伤模型，得到inationinthecomponentareobtained.Thetotalmodelis了分层裂纹前沿界面局部损伤和结构疲劳分层的发展[7][8][9][10]implementedbycommercialfiniteelementsoftwarewit

7、h规律。而Bolotin、Freitas、Hallett和朱炜垚等利itsusersubroutine.Agoodagreementisobtainedbetween用界面元并结合损伤折减,研究了复合材料疲劳分层[11]numericalanalysisandexperimentalresults.扩展行为。Wang等则利用虚裂纹闭合技术研究了Keywords:CompositeslaminatesDelamina-压缩