初始缺陷对复合材料层合板力学性能影响研究

论文摘要

复合材料层合板在热压成型以及冷却过程中容易出现分层缺陷,分层缺陷是影响复合材料性能最主要的缺陷形式之一,其在复合材料中的产生和扩展都会显著降低复合材料的结构强度甚至引发灾难性的破坏,所以复合材料的分层缺陷对于结构的可靠性有着十分重要的影响。以初始分层位置以及初始分层直径2个参数作为研究对象设计实验,通过数值模拟和试验得到两者对于复合材料层合板力学性能的影响规律,并得出以下结论:初始分层沿厚度方向位置对线性段平均压缩模量以及应变的影响较小,分层越接近中心面,对极限承载能力影响越大;当缺陷直径在有效作用区长度的8%～20%(18～44 mm)范围内时,对层合板线性段平均压缩模量、极限承载能力以及应变的影响变化不明显,当直径提升到有效作用区长度的27%(60 mm)时,以上性能均出现较大变化。另外,将双线性内聚力单元引入渐进失效方法计算层合板极限承载能力,通过试验结果与数值模拟的对比验证了算法的准确性。

论文目录

• 1 含有初始分层的复合材料层合板的试验设计
•   1.1 样件设计
•   1.2 夹具加载方案设计
• 2 渐进失效方法预测层合板的极限承载能力
•   2.1 双线性内聚力模型
•   2.2 渐进失效方法计算流程
•   2.3 计算结果与试验的对比
• 3 初始裂纹位置及尺寸对层合板力学性能影响
•   3.1 初始裂纹沿高度方向位置的影响
•     3.1.1 初始裂纹位置对于位移响应的影响
•     3.1.2 初始裂纹位置对于应变响应的影响
•   3.2 初始裂纹尺寸的影响
•     3.2.1 初始裂纹直径对于位移响应的影响
•     3.2.2 初始裂纹直径对于应变响应的影响
• 4 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 王志凯,陈志鹏,杨娜娜,杨涛

关键词: 初始分层,复合材料,内聚力模型,渐进失效

来源: 西北工业大学学报 2019年04期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

专业: 材料科学

单位: 哈尔滨工程大学船舶工程学院

基金: 国家自然科学基金(51309065),黑龙江省自然科学基金(E201348)资助

分类号: TB33

页码: 730-736

总页数: 7

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