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基于单层板理论,结合有限元分析技术即应力分析、Hashin三维失效判定准则、包含4种基本损伤类型相互关联作用的材料性能退化方法及结构最终破坏判据等,建立了含辅助铺层层合板接头静载损伤失效分析方法. 同时,对层合板接头损伤扩展进行了模拟分析,损伤计算结果与试验分级加载试样X光进行了对比. 通过多种类型层合板接头静强度预测结果与试验结果对比及静载累积损伤规律分析表明,建立的静载三维累积损伤分析的强度预测方法可方便模拟不同结构尺寸层合板接头内部各铺层损伤起始、发展及结构最终破坏整个累积过程,同时获得其最终破坏强度及破坏模式. 该方法的预测结果与试验结果吻合较好. 相似文献
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基于如下假设,给出了层裂过程中的应力松弛方程,并建立了一种基于空穴聚集的延性层裂模型:在层裂早期,微空穴的主要效应是减小应力作用面积;在层裂后期,应力按空穴聚集时的应力-空隙度依赖关系减小。把P.F.Thomason、D.L.Tonks等及S.Cochran等给出的依赖于应力(压力)的层裂空隙度方程分别耦合于守恒方程、计及损伤的状态方程及本构方程,建立了求解所有变量包括损伤的封闭方程组。这种基于空穴聚集的层裂模型已被应用于一维层裂试验的数值模拟。模型中的层裂强度及临界损伤度初始可以估计,最终的确定将使数值模拟结果与实测的速度(或应力)剖面以及观测的层裂面上的损伤基本一致。分别基于D.L.Tonk等及S.Cochran等给出的依赖于压力的层裂空隙度方程所作的一维层裂试验数值模拟结果基本一致,而与基于P.F.Thomason给出的依赖于应力的层裂空隙度方程所作的相应数值模拟结果有明显差异。 相似文献
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复合材料层合板固化过程的数值模拟 总被引:12,自引:0,他引:12
在文[1]中作者采用了有限元和有限差分相结合的交替迭代法及Euler-Cauch解偶算法分析了复合材料层合板固化全过程中板内温度场和固化度场。在此基础上,本文进一步根据层合板在固化过程中不同阶段材料物性变化及损伤破坏特征,提出了两种不同破坏准则和后破坏模型,并采用非线性瞬态热弹性问题的Hamilton半解析法,研究了层合板在固化全过程中的损伤破坏和热应力、变形的变化规律。通过数值模拟和分析,发现层合板在固化过程中,板内热应力出现多峰值和变号特征,这将是导致层合板早期破坏的原因,本文工作将对材料工艺工作者选择固化工艺参数具有参考价值。 相似文献
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模拟长纤维增强树脂层合板冲击损伤的数值方法 总被引:4,自引:0,他引:4
建立了一套模拟树脂层合板低速冲击下损伤过程的方法.该方法采用Mindlin板模型并考虑板的大变形,使用以前提出的一种修正的Newmark时间积分方案进行层板的动态分析,全面考虑了复合材料的脱层破坏、基体开裂和纤维断裂等破坏形式及其相互作用.还建立了一种适合于 Mindlin板的计算应变能释放率的方法;构造了一种连续的罚函数来动态加人弹簧约束以考虑脱层间的接触效应;证明了球板之间的冲击过程是刚性系统,应使用A(α)稳定的数值方法求解;实现了模拟过程中的自适应分析.使用所开发的软件NBHULI完成了长纤维增强碳/环氧复合材料层板在低速冲击下损伤过程的模拟,取得了一些重要的结果. 相似文献
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含孔复合材料层合板静拉伸三维逐渐损伤分析 总被引:19,自引:2,他引:19
针对面内静拉伸纤维增强复合材料含中孔层合板,发展了参数化三维逐渐损伤模型. 该模型
可以模拟含中孔层合板损伤起始、发展及最终结构破坏整个过程,并能较好地预测含中孔层
合板的破坏模式和破坏强度. 采用所发展的模型和有限元三维逐渐损伤分析技术即应力分
析、失效判定准则及损伤过程中材料性能退化等,对其他文献所提供的9种不同类型含中孔层合板进行了损伤扩展分析及强度预测,同时对层合板的损伤基本机理、类型及其相互关联作用进行了探讨,计算结果与文献实验结果非常吻合. 相似文献
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复合材料层板的抗贯穿机理与模拟研究 总被引:1,自引:0,他引:1
为了研究树脂基纤维增强复合材料层板的抗侵彻贯穿机理和动态力学行为与抗侵彻毁伤的关系,
通过球形破片模拟弹贯穿实验表征了复合材料层板抗高速侵彻的吸能特性;通过高速摄影技术分析了层板
贯穿过程的瞬态变形失效特点;采用CT扫描成像及SEM 电镜分析等手段研究了复合材料层板的抗贯穿破
坏耗能模式。实验结果显示,高速冲击下层板抗贯穿吸能与入射速度成正比;高速侵彻过程是复合材料层板
高应变率变形的动态过程,高应变率动态力学行为对复合层板抗贯穿吸能特性影响显著;冲击波在层板中的
传播特性决定了不同破坏模式阶段的划分以及损伤区域的范围。基于复合层板高速贯穿下的动力学瞬态分
析,建立了复合层板抗高速侵彻吸能的两阶段动态破坏模型,模型计算值与实验值符合良好。研究结果表明,
应变率效应与惯性效应在复合材料层板抗侵彻性能分析中是不可忽视的2个关键因素。 相似文献
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为计算复合材料厚板在三维应力状态下的极限承载,综合考虑复合材料厚板的三维应力特性和厚板的本构理论,基于非线性本构关系与增量步迭代法,以Hashin 3D失效准则为单层板失效判据;当层压板中有一层或多层被检测到失效时,对失效层进行刚度折减,并在增量过程中不断更新刚度矩阵。同时,对航空结构件中使用的复合材料厚层压板进行了双轴载荷下的渐进失效过程模拟,分别计算了两种碳纤维环氧复合材料单向带在两种铺层形式以及三种载荷工况下的初始失效和极限承载包线;并给出了不同的铺层和材料组合下层压板的初始失效与最终失效强度包线及每一段所代表的失效模式,展示了层压板的渐进失效过程。本文研究方法解决了对复合材料厚层压板失效过程状态的跟踪与判定问题,同时又不必去建立复杂的三维有限元模型,减小了计算量。 相似文献
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本文建立了一个弹塑性-损伤耦合本构模型用于数值模拟高温下混凝土的真实破坏过程。导出了一个利用Newton-Raphson迭代的一般的直接应力返回映射算法。同时求解应力向量和塑性、损伤的内状态变量。并推导了用于化学-热-湿-力学耦合分析的全局守恒方程Newton-Raphson迭代过程的一致性切线模量矩阵。建议了一个用于弹塑性-损伤耦合分析的两级求解过程。给出的数值例题结果显示了所提出的数法和公式的正确性,表明了所发展的弹塑性-损伤耦合本构模型在模拟高温下混凝土墙体中复杂破坏过程的能力。 相似文献
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两级载荷下复合材料层板疲劳与寿命预测 总被引:4,自引:0,他引:4
研究了复合材料层板疲劳过程中的累积应变演化规律,建立了以累积应变为基础的非线性积累损伤法则,实验结果表明:文中提出的累积应变方法能够较好地反映加载次序效应,准确地预测了复合材料层板在两级载荷下的疲劳寿命。 相似文献
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一种FRP累积损伤模型及其在结构疲劳寿命估算中的应用 总被引:10,自引:0,他引:10
推荐了一种应变损伤累积模型,能够考虑单向板面内多轴应力和平均应力的影响。只需要单向板在确定应力比下的若干典型疲劳试验结果,就可以预测相同材料体系多向层压结构在不同应力比的循环载荷下的疲劳寿命,有助于降低试验成本和工作量。研究了适用于多向层压结构剩余强度估算和疲劳寿命预测的步骤和程序。针对碳纤维/树脂基T300/QY8911复合材料,试验测定了三组典型单轴循环应力([0]16拉-拉、[90]16拉-拉和[0/90]4S剪-剪)下的S-N曲线。以此为输入,预测四种多向铺层板在各种拉-拉循环应力下的疲劳寿命,寿命预测结果和相应的试验结果吻合良好。采用了保持计算和试验的载荷/强度比相对等值的方法来近似抵消层合效应对疲劳寿命的影响。强调了进一步发展能够定量估计层间应力影响与分层扩展过程的疲劳损伤模型的重要性。 相似文献
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碳/环氧层板螺接接头拉脱疲劳的实验研究 总被引:2,自引:0,他引:2
拉脱破坏是复合材料结构机械连接接头破坏的一种模式。本文通过实验研究了拉脱疲劳累积损伤的扩展过程,并应用累积损伤理论定义和测定了损伤参数,提出了损伤极限的概念,简单阐述了损伤破坏机理。 相似文献
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近场动力学(简称PD)理论通过域内积分建立物质基本运动方程。不同于传统理论中通过微分建立运动方程的方法,该理论对场函数没有连续性的要求,因而适合求解各类不连续问题。基于此,本文建立了正交各向异性单层板PD理论模型,进而引入单层板层间作用,发展了正交各向异性层合板PD模型及其损伤模型,并模拟了各向同性与各向异性层合板冲击损伤;通过对比分析,对模型的有效性进行了验证。 相似文献
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为了准确地分析迭层板的平面响应,本文建立了一种以Reissner的新的混合变分原理为基础的迭层板剪切变形理论。将一阶剪切变形理论的平面位移叠加一项交错线性数函数平模拟平面位移沿厚度的变化,为保证层间应力的连续性,将横向剪切应力处理成厚度从标的二次函数。将该理论具体实施到迭层的柱形弯曲问题中,理论解与Pagano的精确解比较的结果说明了本文的迭层板理论对于分析平面响应是非常有效的。 相似文献