基于形狀等效和剛度折減的復合材料分層損傷分析方法.pdf

1、與傳統(tǒng)金屬材料相比，復合材料具有比強度和比剛度高、耐腐蝕性強、加工成型方便等優(yōu)點，并且其力學性能可以根據實際需要進行有針對性的設計。在航空航天領域，復合材料已被用于主要承力構件的制造，然而由于制造工藝和環(huán)境因素的影響，復合材料構件內常常會帶有各種損傷。其中，分層損傷是復合材料主要構件損傷形式之一，這類分層損傷的產生和擴展會顯著降低結構強度。因此，找出簡單有效的方法來研究復合材料構件的分層損傷問題具有十分重要的意義。
　　本文分析了

2、不規(guī)則形狀的分層缺陷區(qū)域等效成不同規(guī)則形狀分層缺陷的效果，并在此基礎上提出了含分層缺陷的復合材料層合板的整體和局部剛度折減模型，研究了含初始分層缺陷的復合材料層合板在壓縮載荷作用下的屈曲和后屈曲行為。
　　采用工程中常用的包絡橢圓、包絡圓和包絡矩形等模型對多個不規(guī)則分層缺陷區(qū)域形狀進行簡化，并通過有限元方法模擬含分層缺陷的層合板在壓縮載荷下的力學行為，計算出等效形狀分層缺陷和原不規(guī)則形狀分層缺陷下的層合板分層擴展壓力。計算出不同等

3、效分層缺陷區(qū)域模型的屈曲模式和載荷-位移曲線等數據，并比較分析了三種等效方式的差異，結果表明針對本文所采用的不規(guī)則形狀，包絡橢圓的等效效果最好，可以有效代替原不規(guī)則形狀分層缺陷來進行相關復合材料構件的分層損傷研究。
　　根據上述等效模型研究中的結果，發(fā)現(xiàn)分層缺陷對結構的主要影響是改變結構的屈曲臨界載荷，而對結構的壓縮剛度并沒有顯著影響。基于此，提出一種根據屈曲臨界載荷變化來確定折減系數的剛度折減模型，分別采用整體剛度折減和損傷區(qū)域