复合材料层合板低速冲击损伤的预测模型-论文.pdf

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1、第46卷第3期南京航空航天大学学报Vo1．46No．32014年6月JournalofNanjingUniversityofAeronautics{AstronautlcsJun．2014复合材料层合板低速冲击损伤的预测模型陈普会李念(1．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；2．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，南京，210016)摘要：在低速冲击载荷作用下，建立了一种适用于铺层总数较多的复合材料层合板的损伤预测模型。采用三雏Puck失效准则预测层内纤维与基体的破坏，并获得基体失效时的断裂面角度

2、。根据低速冲击下复合材料层合板的层间分层损伤机理，同时考虑面内横向正应力、厚度方向正应力、层间剪应力和相邻铺层的损伤状态等因素对界面分层的影响，发展了一种新的冲击分层失效准则。为快速有效地预测铺层总数较多的复合材料层合板的冲击损伤，通过对单元积分点处的应变进行线性插值，提出了在单个实体单元内预测多个铺层损伤的数值计算方法。模型成功预测了受冲击层合板具体的失效模式，预测的分层形状和尺寸与试验值吻合较好，并显著减少了有限元模型的规模，表明本文所发展的数值方法对预测复合材料层合板低速冲击损伤的有效性。关键词：复合材料；低速冲击；Puck准则；分层失效准则

3、；包含多个铺层的实体单元中图分类号：TB33文献标志码：A文章编号：1005-2615(2O14)03—0341-08DamagePredictionModelforCompositeLaminatesSubjectedtoLowVelocityImpactChenPuhui一，LNian，(1．StateKeyLaboratoryofMechanicsandControlofMechanicalStructures，NanjingUniversityofAeronautics8LAstronautics，Nanjing，210016，China；

4、2．KeyLaboratoryofFundamentalScienceforNationalDefense～AdvancedDesignTechnologyofFlightVehicle，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Amethodisdevelopedtopredictnumericallythedamageofcompositelaminateswithmorepliesunderlowvelocityimpactloading

5、．ThePuckcriterionfor3Dstressstatesisadoptedtomodeltheintralaminardamageincludingmatrixcrackingandfiberbreakage，andtoobtaintheorientationofthefractureplaneduetomatrixfailure．Accordingtointerlaminardelaminationmechanism，anewdelami—nationcriterionisproposed．Theinfluenceoftransver

6、seandthrough—thicknessnormalstress，interlami—narshearstressanddamageconditionsofadjacentpliesondelaminationisconsidered．Inordertoquick—lyandefficientlypredicttheimpact—induceddamageofcompositelaminateswithmoreplies，anap—proach，whichcanpredictthespecificdamageofseveralpliesinas

7、inglesolidelement，isproposedbyinterpolationonthestrainsofelementintegrationpoints．Moreover，theproposedmodelcanpredictspecificfailuremodes．Agoodagreementbetweenthepredicteddelaminationshapesandsizesandtheexperimentalresultsshowscorrectnessofthedevelopednumericalmethodforpredict

8、inglowvelocityimpactdamageoncompositelaminates．Keywords：compo