基于ABAQUS復(fù)合材料層合板漸進損傷有限元分析.pdf

1、復(fù)合材料憑借其高比強度和比模量、可設(shè)計性顯著、材料與結(jié)構(gòu)具有同一性等優(yōu)異的性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車工業(yè)、能源工程、風(fēng)力發(fā)電及船舶工業(yè)等領(lǐng)域。復(fù)合材料在實際的生產(chǎn)制造、使用和維護過程中，常常會受到外力載荷的作用。由于復(fù)合材料層間剪切強度相對較弱，層合板材料結(jié)構(gòu)的損傷阻抗和層間強度較差，所以會常常形成一些目視不可見的不易察覺的層內(nèi)或?qū)娱g內(nèi)部損傷，如基體開裂，纖維斷裂以及層間分層等失效模式。這些不易察覺的內(nèi)部損傷使得復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的力學(xué)性

2、能嚴(yán)重退化，嚴(yán)重降低了結(jié)構(gòu)的強度和使用壽命，帶來了潛在的安全隱患，在一定程度上制約了纖維增強樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用。因此，研究復(fù)合材料在外力載荷下的變形和損傷等機理，對于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計及提高復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的抗外力損傷性能具有重要的研究意義。
　　本文首先利用大型商用有限元分析軟件ABAQUS/Explicit，基于Hashin失效準(zhǔn)則和內(nèi)聚力單元，建立了復(fù)合材料層合板漸進損傷有限元分析模型，同時通過實驗測試玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂基復(fù)合

3、材料單向板的基礎(chǔ)性能，得到了ABAQUS分析所需基礎(chǔ)參數(shù)。然后考慮了網(wǎng)格密度及其單元損傷退化參數(shù)的影響作用，優(yōu)化了模型。
　　基于優(yōu)化的有限元模型，本文得到了復(fù)合材料層合板在三點彎曲載荷作用下層內(nèi)失效與層間分層失效的起始與擴展過程。通過模擬研究表明：90°鋪層主要的失效模式為基體拉伸失效和基體壓縮失效，0°鋪層主要失效模式為纖維拉伸失效與纖維壓縮失效，基體拉伸與纖維拉伸失效模式主要集中在層合板下層位置，基體壓縮與纖維壓縮失效則主要