復(fù)合材料層壓板漸進(jìn)失效計(jì)算方法與雙軸加載試驗(yàn)研究.pdf

1、復(fù)合材料具有強(qiáng)度高、剛度大、質(zhì)量輕、抗疲勞、減振、耐高溫、可設(shè)計(jì)等一系列的優(yōu)點(diǎn),近幾十年來(lái),在航空航天、能源、交通、建筑、機(jī)械、生物、醫(yī)療、體育等領(lǐng)域得到日益廣泛地應(yīng)用。但是,復(fù)合材料本身顯著的各向異性以及失效過(guò)程的復(fù)雜性使得精確地預(yù)測(cè)其強(qiáng)度比較困難,所以,如何提高復(fù)合材料層壓板強(qiáng)度預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性成為其應(yīng)用過(guò)程中亟待解決的問(wèn)題。
　　本文介紹了復(fù)合材料層壓板強(qiáng)度預(yù)測(cè)的基本理論基礎(chǔ),即理論預(yù)測(cè)的四個(gè)部分:本構(gòu)關(guān)系、應(yīng)力計(jì)算、失效準(zhǔn)則以

2、及剛度折減。分析了目前該領(lǐng)域內(nèi)各種常用理論的優(yōu)缺點(diǎn),并在漸進(jìn)失效計(jì)算中選取了合適的剛度折減方法與失效準(zhǔn)則。另外,考慮了復(fù)合材料在拉壓狀態(tài)下模量不同對(duì)最后預(yù)測(cè)結(jié)果可能產(chǎn)生的影響。具體工作主要分為以下幾個(gè)方面:剛度折減方面,在Zinoviev對(duì)復(fù)合材料單層板力學(xué)行為分析基礎(chǔ)上,對(duì)單層板在受到橫向載荷及剪切載荷作用下的力學(xué)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化,并根據(jù)簡(jiǎn)化模型,提出了形式簡(jiǎn)單的剛度折減公式。與二維 Hashin準(zhǔn)則結(jié)合,采用增量法,編寫(xiě)了復(fù)合材料層壓

3、板強(qiáng)度預(yù)測(cè)程序。應(yīng)用該程序?qū)Φ湫退憷M(jìn)行了強(qiáng)度預(yù)測(cè);在本構(gòu)關(guān)系方面,根據(jù)雙模量復(fù)合材料的本構(gòu)特點(diǎn),考慮復(fù)合材料在不同受力狀態(tài)下剛度的不同,根據(jù)材料所處的應(yīng)力應(yīng)變條件來(lái)選擇適當(dāng)?shù)膭偠染仃??；谇懊鎸?duì)Zinoviev力學(xué)模型的簡(jiǎn)化,編寫(xiě)了UMAT子程序,并對(duì)典型算例進(jìn)行了理論計(jì)算。同時(shí),為了配合復(fù)合材料雙軸加載的數(shù)值模擬,設(shè)計(jì)制造了一種用于復(fù)合材料層壓板雙軸拉伸加載試驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)備。采用改進(jìn)的蟻群算法與有限元計(jì)算相結(jié)合的方法對(duì)用于雙軸加載的試