层合复合材料结构分层快速分析模型

摘要整理

分层是复合材料的主要失效机制之一，传统仿真需要断裂力学专业知识和有限元分析(FEA)工具的深入了解，且仿真周期长。本研究基于Reissner-Mindlin-Von Kármán型壳单元模型的几何非线性分析方法已集成到Elmer有限元求解器中，由Altair ESAComp软件后台调用。在ESAComp软件中实现了后处理功能，可从FEA输出预测分层起始。采用专为壳单元开发的虚拟裂纹闭合技术(VCCT)，定义裂纹前缘不同分层模式对应的应变能释放率(SERR)。利用SERR数据和断裂韧性形式的材料许用值，通过相关分层判据预测分层起始。建立了包含初始贯穿宽度分层的层合板建模方法，涵盖实心层合板分层和夹芯结构蒙皮分层脱粘等工程应用。与采用标准VCCT或内聚区单元的典型方法相比，相对粗糙的有限元网格已证明能获得良好结果，显著降低计算成本。

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