开孔复合材料层板的多尺度非线性渐进损伤与失效分析

摘要整理

为研究纤维增强复合材料结构在拉伸载荷下的非线性行为及其组分间的相互作用，本文基于热力学Schapery理论（ST），分别在微观尺度和层板尺度建立了含中心孔的纤维增强复合材料层板的多尺度损伤模型和层板级渐进损伤模型。其中，多尺度模型采用广义单元法（GMC）建立，在有限元各积分点处设置包含1个纤维亚单元和3个基体亚单元的GMC模型，三个基体亚单元独立进行损伤演化。当基体材料的非线性渐进退化达到ST方法的下限值时，基体失效自然发生；纤维失效采用最大应力失效准则判定。利用两种渐进失效模型预测了开孔层板的载荷-位移曲线和失效模式，并与Hashin-Rotem渐进失效模型和实验结果进行了对比。结果表明，基于ST的方法能够获得复合材料在层板级和多尺度级的非线性渐进损伤演化状态和失效状态。最后给出了损伤云图和失效路径。

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