张剑
,
周储伟
,
叶见曙
复合材料学报
对于高性能碳纤维增强聚合物复合材料(CFRP)筋混凝土梁,研究几何非线性组合壳单元模型,对预应力CFRP筋混凝土梁进行了全过程分析.引入Von Karman理论,推导了局部坐标系下Piola-Kirchhoff应力矩阵和几何刚度矩阵;分别采用组合壳单元和分层壳单元模拟预应力CFRP筋和玻璃纤维增强聚合物复合材料(GFRP)筋,并推导了CFRP筋对组合壳单元刚度矩阵的贡献,同时采用Heterosis选择积分技术以避免剪切锁定和零能量模式,研制了相应的非线性计算程序.计算结果与试验数据对比可知,挠度发展规律和预应力CFRP筋应变发展规律均吻合良好,说明了研究单元的有效性及研制程序的正确性;CFRP筋具有高强度性能,梁试件破坏时CFRP筋均未失效;利用预应力CFRP筋应变重分布系数研究了梁的刚度退化规律,表明采用GFRP筋代替普通钢筋在加载后期会使梁的刚度退化减小.
关键词:
CFRP筋
,
几何非线性
,
组合壳单元
,
全过程
,
刚度退化
陈静芬
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160721.001
在连续损伤力学和塑性力学框架内,建立一个同时考虑塑性效应和损伤累积导致材料属性退化的复合材料弹塑性损伤本构模型.基于最近点投影回映算法,开发本构模型的应变驱动隐式积分算法以更新应力及与解答相关的状态变量,并推导与所开发算法相应的数值一致性切线刚度矩阵,保证有限元分析采用Newton-Raphson迭代法解答非线性问题的计算效率.采用断裂带模型对已开发的本构模型软化段进行规则化,以减轻有限元分析结果的网格相关性问题.对损伤变量进行粘滞规则化,并推导出相应的粘滞规则化数值一致性切线刚度张量,解决了在有限元隐式计算程序中采用含应变软化段本构关系的数值分析由于计算困难而提前终止的问题.开发包含数值积分算法的用户材料子程序UMAT,并嵌于有限元程序Abaqus v6.14中.通过对力学行为展现显著塑性效应的AS4/3501-6 V型开口复合材料层合板的渐进失效分析,验证本文提出的材料本构模型的有效性.结果显示,预测结果与已报道的试验结果吻合良好,并且预测精度高于其他已有弹性损伤模型.表明已建立的弹塑性损伤本构模型能够准确预测力学行为,展现显著塑性效应的复合材料层合板的破坏荷载,为其构件和结构设计提供一种有效的分析方法.
关键词:
复合材料本构模型
,
渐进失效分析
,
塑性效应
,
刚度退化
,
隐式积分算法
李晨
,
徐欢欢
,
古兴瑾
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160711.001
采用更为合理的分散度系数表达式改进了玻/碳层间混杂复合材料板断裂应变混杂效应系数公式,结合该混杂效应系数公式与复合材料强度混合定律,提出了层间混杂复合材料单向板的拉伸强度预报方法.将该混杂效应系数公式引入复合材料多向板渐近损伤有限元分析模型,修正了低延伸率纤维单层板的拉伸强度值,在此基础上提出了层间混杂复合材料多向板拉伸强度预报方法,并讨论了刚度退化方案.结果表明,模型预报值与实验均吻合较好,尤其考虑混杂效应的预报值与实验情况更加接近;基体退化系数大的刚度退化方案与实验更为吻合.
关键词:
复合材料
,
拉伸强度
,
混杂效应系数
,
刚度退化
,
层间混杂
