复合材料层板损伤失效分析.pdf

27 1 ( ) Vol127,No. 1 2006 1 Journal of Northeastern University( Natural cience) Jan. 2 00 6 : 100523026( 2006)012 00762 04 , , ( 东北大学 理学院, 辽宁 沈阳 110004) : 基于连续损伤理论, 利用多标量损伤模型, 考虑单层板失效前由微裂纹损伤所造成 的刚度下降, 将Hoffman 准则作为复合材料单层板在复杂应力状态下的极限损伤条件, 应用该准 则对含圆孔复合材料层合板在单向拉伸载荷下的损伤破坏过程进行了数值分析, 并与常规(无损 伤) 失效准则的结果进行了比较 计算表明:损伤引起单层刚度下降, 使应力重新分布, 加速应力向 # 未损伤层和周围单元转移, 从而使应力集中得到缓解, 层板的单层破坏载荷明显提高, 从而提高层 板的极限载荷, 提高程度受铺层方式的影响 可见, 由损伤引起的刚度下降应在层板失效分析中加 # 以考虑 # : 复合材料层板;损伤失效准则; 多标量损伤;逐步损伤 : V 22917 : A 复合材料层板的强度分析对复合材料结构的 料单层板在复杂应力状态下的极限损伤条件, 应 设计及安全性评价有很重要的意义 常用的复合 用该准则对含圆孔复合材料层合板在单向拉伸载 # 材料层板破坏准则是在各向同性材料强度理论基 荷下的损伤破坏过程进行了数值分析, 与常规(无 础上, 以实验结果为依据, 考虑到复合材料的各向 损伤) 失效准则的结果进行了比较, 研究了损伤对 异性特点加以推广建立起来的 单层板的常用破 失效的影响 # # 坏准则主要有 5 种:最大应力理论、最大应变理 1 损伤本构关系及失效准则 论、Hsai2Hill 准则、Hoffman 准则、Hsai2Wu 张量 准则 各种破坏准则都需要利用单向纤维复合材 1. 1 # 料在不同载荷下的强度 在层板强度分析时, 通常 目前复合材料层板损伤本构关系的试验数据 # 认为每个单层板达到强度极限前无损伤发生, 当 较少, 文献[8, 9]根据实验给出了纤维增强树脂基 应力( 应变) 满足失效准则时, 该单层的刚度立即 单层板横向拉伸和纯剪切的损伤模型, 即当应变达 降为零[1~ 4] # 实际上层板的破坏是渐进的, 单层 到门槛值时, 损伤发生, 并逐渐发展; 应变超过某一 板的失效也存在一个损伤演化过程, 当应力满足 极限时突然降到零, 应力- 应变关系可表示为 一定条件时, 损伤发生, 应力继续增加时损伤不断 EE, E E0; [ 5] 发展, 当损伤达到某一极限时单层板破坏 为 R= EŽE, E0 E Ec; # 了确定这种损伤过程对强度的影响, 有必要在强 0, E Ec # 度计算中考虑损伤的