基于细观层板损伤模型的多向FRP复合材料结构屈服的能量学概念

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复合材料结构由多向纤维增强复合材料（FRP）层板组成，在基体、界面和纤维等不同尺度的多种损伤作用下失效。单向FRP复合材料的屈服点定义为层板强度极限，代表损伤起始现象；而多向复合材料结构的屈服行为因不同铺层角度和规格下的层板损伤演化序列复杂性而难以量化。本文提出了一种基于损伤耗散能（DDE）演化规律来识别多向复合材料结构屈服点的新方法。采用经过验证的有限元模型和考虑不同角度层板基体及纤维失效模式的细观损伤本构模型，计算特征演化曲线。将DDE演化曲线初始斜率增加5%对应的点定义为结构屈服点。基于Hashin单向（UD）准则和能量学准则，建立了三种反对称多向FRP复合材料结构在弯曲加载条件下的屈服点。研究表明，与UD准则相比，新的能量学概念为多向复合材料结构提供了显著更大的屈服安全限，其中所有损伤模式产生的能量耗散累积量不超过结构断裂所需断裂能的5%。

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