复合材料层合板三点弯曲分层损伤有限元模拟.pdf

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1、60期工程塑料应用VoI．43．NO．2ENG1NEERINGPLASTICSAPPLICATIONFeb．2O15复合材料层合板三点弯曲分层损伤有限元模拟★施建伟，张彦飞，杜瑞奎。赵贵哲，刘亚青(1．山西省高分子复合材料工程技术研究中心，太原030051；2．中北大学材料科学与工程学院，太原030051)摘要：针对复合材料的分层损伤，在有限元软件ABAQUS中引入了双线性粘结域单元层建立有限元模型，模拟分析了分层的起始以及演化，同时研究了粘结域单元尺寸及粘结域单元和层合板单元损伤退化参数最大值对分析结果的影响。最终选定0．2rain的粘结域网格单元与损伤退化参数分别为0．98和0．97的粘

2、结域单元与层合板单元，得到了层合板不同位置分层损伤起始及损伤扩展，并通过实验测试验证了模拟结果的准确性。关键词：复合材料；大变形弯曲；有限元模拟；粘结域单元；分层中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：1001-3539(2015)02-0060-04Finite—ElementModellingoftheDelaminationsBehaviorofCompositeLaminatesUnderThree—PointBendingLoadShiJianwei，2ZhangYanfei'2DuRuikui·2ZhaoGuizhe一．LiuYaqing'f1ResearchCenterf

3、orEngineeringTechnologyofPolymericCompositesofShanxiProvince，NorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China；2．ShoolofMaterialsScienceandEngineeringofNorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Aimingatthedelaminationbehaviorofcompositelaminates，bilinearcohesive—zoneelementswereemployedinthecomm

4、ercialcodeABAQUStoestablishthefiniteelementmodeltomodeltheonsetandprogressionofinter-plydelaminationprocess，elementsizeanddamagemaxdegradationparameterofcohesive-zoneelementsandlaminateelementweretakenintoconsideration．Finally0．21TIITI，O．98and0．97respectivelyisusedaselementsize，damagemaxdegradation

5、parameterofcohesive-zoneelementsandlaminateelement．Theresearchgetstheonsetandprogressionofdelaminationprocessofdiferentpositionsoflaminate．Theaccuracyofthesimulationresultsisverifiedbyexperimentalmeasurement．Keywords：compositematerial；large-deformationbend；FEsimulation；cohesive—zoneelement；delamina

6、tion复合材料层合板是一种多相、各向异性的结构复合材料层合板层间分层损伤行为的数值预测需要材料，大变形弯曲和多次冲击载荷产生的高局部应一个能模拟层间韧性和强度的有限元方案。力和应变会导致其产生复杂的损伤模式。在弯曲为了克服上述问题，在复合材料铺层之间的界情形下，复合材料层合板由于其厚度方向强度和刚面层引入粘结单元，既可以模拟材料又可以分析其度低，在横向剪切应力和正应力作用下会发生层间几何非线性行为。粘结域单元是以Dugdale提出的分层损伤【1】。损伤演化会导致力学性能大幅度降包含裂纹钢板的屈曲模型为基础，该模型在屈服应低，复合材料结构的完整性随着时间的增加逐渐丧力限制的材料裂纹前引入了一

7、个极薄的塑性区域。失。分层损伤的计算机模拟可以分析分层过程中损Barenblatt为了解决包含裂纹弹性体的平衡问题提伤的起始和扩展过程。复合材料层合板分层起始通出了内聚力的概念。A．NeedlemanL3是用粘结域单常是基于强度失效准则，例如最大应力和二阶强度元的多项式和指数类型描述了基体中起始脱粘到内准则。基于断裂机理的一些技术也被引入有限元分聚力完全破坏的孔洞形成的过程。在单个有限元模析(FEM)中来模拟