谭建设
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张晓晶
,
张俊琪
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汪海
复合材料学报
以连续介质损伤力学(CDM)为基础,提出了一个有效的数值分析模型来模拟碳纤维增强复合材料(CFRP)层合板低速冲击的接触力响应和能量响应.该模型考虑了不同的失效模式,引入了不可逆的损伤变量和新的刚度折减方式以考虑损伤造成的刚度变化,定义了耗散能的计算方式以考虑损伤造成的能量变化.通过在Abaqus/Explicit平台上编写VUMAT子程序具体实现模型,数值仿真与试验结果吻合较好,验证了该模型的有效性.此外,还综合考虑了Hashin准则与LaRC04准则各自的优缺点,用Hashin和LaRC04相混合得到的准则对低速冲击进行了模拟.结果表明:在冲击外载作用下当CFRP层合板中存在较多基体压缩失效时,采用混合的失效准则模拟得到的接触力响应和能量响应结果更接近试验结果,而使用纯Hashin准则得到的预测结果偏保守.
关键词:
复合材料
,
层合板
,
低速冲击
,
VUMAT
,
仿真
孙旋
,
童明波
,
陈智
,
高彬
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160308.003
采用试验和仿真分析的方法对T800/924复合材料接头在拉伸载荷作用下的力学性能进行研究.在电子万能试验机上进行了接头试验件的拉伸试验,记录试验中试验件的破坏过程,得到了最终失效载荷.采用非线性有限元法,基于ABAQUS软件平台,使用内嵌的材料用户定义子程序(VUMAT),建立了该试验对应的有限元分析模型,得到接头的应变分布情况,并给出接头失效载荷的计算值.结果表明:计算预测接头的损伤部位与试验吻合,失效载荷计算值与试验值差值较小,证明了仿真分析方法的可行性.通过结果分析发现,孔边是应力集中的地方,破坏一般从孔边开始萌生,并且接头面外受载能力较弱,接头的失效模式一般是孔边面外拉脱.
关键词:
碳纤维复合材料
,
力学性能
,
VUMAT
,
ABAQUS
,
失效模式
宇鹏飞
,
蔡洪能
,
焦菲
,
韩雪成
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160317.004
基于微观力学失效(MMF)理论对碳纤维增强复合材料(CFRP)多向层合板在低速冲击载荷下失效机制及损伤过程进行分析和预测。建立基于 MMF理论的层合板结构冲击损伤行为分析方法。首先，使用 MMF理论对冲击过程中组分的失效类别进行判别；然后，根据组分失效的类别制定出相应的材料性能退化方案来实现对复合材料在低速冲击下的逐步失效分析；在ABAQUS平台上开发了基于显示分析的用户材料子程序(VUMAT)，即基于 MMF理论的层合板冲击损伤分析程序；最后，利用 MMF理论冲击损伤行为分析方法，对 UTS50/E51碳纤维增强复合材料多向层合板在小能量低速冲击情况下的失效机制和损伤形貌进行预测，并将预测结果与试验结果进行对比，分析了利用 MMF理论预测冲击损伤这一方法的准确性。结果表明理论预测的凹坑直径与试验测试的凹坑直径误差为4.8%，预测的失效机制和损伤形貌与实际观察的一致。
关键词:
微观力学失效理论
,
组分强度表征
,
VUMAT
,
逐步失效
,
冲击损伤
贾利勇
,
贾欲明
,
于龙
,
李苗
,
张旷怡
,
贺高
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160630.001
针对复合材料厚板强度分析问题,通过对子层压板的刚度等效和应力/应变分解建立了一种多尺度分析模型,并引入了剪切非线性本构关系.实现了复合材料厚板结构在子层压板水平的有限元计算和铺层水平的失效判断.采用FORTRAN语言编写了适用于Abaqus/Explicit求解器的VUMAT子程序,用于模拟复合材料厚板剪切非线性响应以及面内失效,子层压板之间采用内聚力模型来模拟分层损伤.分别采用多尺度线性模型和非线性模型对厚层压板G13剪切试验进行了数值预测,并与试验结果进行了对比.分析结果表明:线性计算模型在预测结构承载能力方面有较高的精度,但在预测整体载荷-位移响应时与试验值偏差较大;由多尺度非线性计算模型得到的破坏模式以及载荷位移曲线均与试验结果吻合较好.
关键词:
复合材料
,
厚板
,
刚度等效
,
剪切非线性
,
VUMAT
庞宝君
,
陈勇
,
郑伟
,
丰硕
复合材料学报
为确定S2玻璃纤维/环氧树脂(S2-Glass/Epoxy)叠层复合材料面内剪切应力-应变关系,对S2-Glass/Epoxy叠层复合材料面内剪切拉伸载荷下的弹、塑性连续损伤本构模型及应用进行了研究.基于平面应力状态下的连续损伤力学模型,通过典型面内剪切拉伸实验,分别建立了忽略塑性应变和考虑塑性应变的两种连续损伤力学(CDM)模型,并确定相关参数.通过ABAQUS/Explicit用户子程序VUMAT接口,分别采用两种CDM模型对S2-Glass/Epoxy叠层复合材料面内剪切拉伸实验进行有限元数值计算,与实验结果对比,验证模型可靠性,并分析单元类型对有限元计算结果的影响.研究结果表明:忽略塑性应变的CDM模型可以很好地预测复合材料面内剪切失效强度,但不能较好地预测其非线性力学响应;考虑塑性应变,将塑性硬化与损伤耦合后的CDM模型则能较好的预测复合材料非线性力学响应和面内剪切失效强度;该平面应力状态下建立的CDM模型可用于壳单元进行复合材料有限元数值计算,横向剪切作用导致传统壳单元数值计算的载荷位移曲线略低于平面应力单元计算结果;减缩积分算法有利于提高有限元数值计算结果的准确性.
关键词:
Glass/Epoxy
,
面内剪切
,
塑性硬化
,
连续损伤
,
用户材料子程序
