鲍宏琛
,
刘广彦
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160112.005
建立了一种新的有限元三维模型，对准各向同性纤维增强复合材料层合板[45/0/-45/90]s 和[45/-45/90/0]s 进行了开孔拉伸的破坏模拟。每一层均采用三维实体单元(ABAQUS中的 C3D8R 单元)，由于基体比纤维强度低，在很低的拉伸载荷下，圆孔周围基体受到剪切力会出现沿纤维方向的纵向劈裂或基体开裂，从而钝化圆孔，大大减小应力集中，提高材料承载能力。为了准确模拟层合板的破坏，在每层圆孔周围(90°层除外)沿纤维方向引入2组基于表面的内聚力接触来模拟层内纵向劈裂，同时用这种接触来模拟层间的分层特性。为了提高计算效率并且保证计算精度，在圆孔周围采用精细的网格，其余地方采用相对稀疏的网格。在内聚区保证足够的单元个数，这样既能准确刻画内聚区应力分布，又能缓解网格依赖性。与文献中实验结果的对照显示，取得了较好的一致性。
关键词:
准各向同性层合板
,
开孔拉伸
,
损伤模拟
,
劈裂
,
有限元分析
鲍宏琛
,
刘广彦
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160713.002
通过考虑基体裂纹、纤维断裂、层内劈裂和层间脱层等破坏形式,建立三维有限元模型研究含中心圆孔和中心裂缝的准各向同性复合材料层合板([45/0/-45/90]2S)在拉伸载荷下的缺口尺寸效应及缺口形状效应.模拟结果显示:随着缺口尺寸的增大,层合板的破坏强度逐渐降低,然而,在本文研究范围内含中心裂缝的层合板破坏强度始终高于对应的含中心圆孔的层合板破坏强度.进一步分析有限元模拟结果表明,含中心裂缝的层合板亚临界损伤发生得更早,并且亚临界损伤范围更大,亚临界损伤会大大缓解缺口尖端的应力集中,从而使含中心裂缝层合板表现出更高的破坏强度.
关键词:
应力集中
,
缺口尺寸效应
,
缺口形状效应
,
亚临界损伤
,
有限元分析
