含低速冲击损伤复合材料层合板在压缩载荷下破坏过程和剩余强度模拟

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复合材料层合结构在经受低速冲击后,其内部会发生多种形式的损伤。这些损伤会严重降低结构承受压缩载荷的能力。在本文中,着重对含损伤复合材料层合板的剩余强度问题进行了研究。 本文运用高阶位移模式结合八结点等参元开发了一种具有较高精度的有限元模型。该模型可以计算出层合板的层间正应力和剪应力,对于损伤分析具有重要意义。在此基础上,作者向该模型中引入了损伤信息和判断准则,使其成为一种含损有限元模型。该损伤模型具有很高的灵活性,表现为:既可以将分层、基体开裂、纤维断裂等损伤作为初始化条件引入元素当中,也可以在计算的过程中自行根据给定的损伤准则判断自身的损伤情况,并在发生新的损伤的情况下重组元素的刚阵,引入新的损伤情况,使在不重新划分网格的情况下,数值模拟的过程可以连续进行。 在本文研究中,作者利用上述含损有限元模型对含有损伤的复合材料层合板承受压缩载荷破坏的过程进行了数值模拟,并对其剩余强度进行了估算。与实验结果相比,数值模拟的结果具有较好的精度,证明了该损伤有限元模型的有效性。在文章的最后,作者对含损层合板在压缩载荷下破坏的机理进行了阐述,并对影响含分层损伤复合材料层合板剩余强度的因素进行了讨论,详细分析了这些因素在破坏过程中所起的作用。
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