平面机织复合材料低温力学性能数值分析与试验验证

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1、第46卷第6期2014年12月南京航JournalofNanjing空航天大学UniversityofAeronautics报stronauticsVoL46No。6Dec．2014平面机织复合材料低温力学性能数值分析与试验验证周光明王宁(南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，南京，210016)摘要：建立了单向玻璃纤维增强复合材料及酚醛树脂基平面机织复合材料层合板周期性单胞三维(3一D)有限元模型，在两个模型的有限元分析中引入周期性边界条件，保证了周期性单胞边界面的应力和应变的连续性。通过有限元模拟获得单向纤维增强材料的各项力学参数。模拟了常温及低温

2、情况下基体模量改变这两种情况下层合板拉伸、压缩和剪切的渐进损伤过程。引入合适的损伤起始和损伤扩展准则，预测了层舍板在两栽荷下的破坏过程。在常温和一50℃两种情况下，对平面机织复合材料进行了拉伸、压缩、剪切试验。将有限元模拟结果与层合板在常温和低温下的试验结果进行了对比，进一步讨论了影响酚醛树脂基复合材料层舍板低温力学性能的因素，得出了材料在低温情况下力学性能优于常温情况，同时也用试验验证了分析方法的正确性。关键词：复合材料；渐进损伤分析；力学性能；低温中图分类号：TB332文献标志码：A文章编号：1005—2615(2014)06一0838一07Numerical

3、AnalysisandTestEValuationPropertiesofTwo‘DimensionalOnCryogenicMechanicalWoVenCompOsiteZho乱G“口ng优i，zg，’再么咒gNi挖g(StateKeyLaboratoryofMechanicsandContr01ofMechanicalStructures，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Three_dimensionalperiodicfiniteelemen

4、tmodelsofunidirectionalcompositesandphenolicres—inmatrixtwo—dimensionalwovencomposite1aminatesareestablished．Theperiodicalboundarycondi—tionsareappliedtothefiniteelementmethod(FEM)analysisofthetwomodelstoensurestresscontin—uousandstraincontinuousonboundarysurfaces．Themechanicalparamet

5、ersofunidirectionalcompos—itesareobtainedbyFEManalysis．Thetens订e，compressionandshearprogressivedamageanalysisofthelaminatesaresimulatedatnormaltemperatureandwhenthemodulusofphenolicresinischangedatthelowtemperatureof一50℃．Appropriatecriterionsarechosentopredictthefailureprocessofthelam

6、inates．Thetensile，compressionandsheartestsareconductedatnormaltemperatureandthe10wtemperatureof一50℃ofthetwo—dimensionalwovencomposite．TheFEMresultsarecomparedwiththeexperimentalresultstoacquirethefactorsaffectingthemechanicalpropertiesofphen01icresinma—trixcompositelaminatesat10wtempe

7、rature。Theresultsprovethatthemechanicalpropertiesofthecompositeat10wtemperaturearebetterthanthoseatnormaltemperature，verifyingthecorrectnessoftheanalysismethodbythetest。Keywords：compositematerials；progressivedamageanalysis；mechanicalproperty；lowtemperature收稿日期作者简介与仿真。通信作者：2014一O卜06；修订

8、日期：20