Hashin 准则与 Chang-Chang 准则在层板复合材料层间损伤行为中的数值对比

摘要整理

本文建立了一个三维有限元模型用于复合材料低速冲击分析，模型由八节点三维内聚单元和八节点固体单元（降低积分）组成。首先，应用连续损伤力学模拟层内损伤的萌生和演化过程；其次，基于内聚区模型在层间插入内聚单元以预测层间损伤。将二维 Hashin 准则、三维 Hashin 准则和 Chang-Chang 准则编入 VUMAT 子程序并在 ABAQUS/Explicit 中实现。在三种冲击能量（7.35 J、11.03 J 和 14.7 J）下，数值模型得到的能量-时间曲线、载荷-时间曲线、载荷-位移曲线和损伤分布与已发表文献数据吻合良好，验证了该有限元模型在研究复合材料层板低速冲击力学响应和损伤分布中的适用性。进一步分析了铺层序列和摩擦系数对力学响应和损伤分布的影响。研究结果表明：相比 [0°/90°]₂S 铺层，[45°/0°/−45°/90°]S 铺层序列能够减小损伤区域面积，因为 ±45° 层能改善复合材料层板的抗剪性能；当摩擦系数取值在 0.5～0.7 之间时，计算精度最优。

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