纤维增强复合材料高应变率和面外压缩失效预测

摘要整理

本研究对玻纤增强复合材料（GFRP）在准静态（10⁻³和1 s⁻¹）及高应变率（10³ s⁻¹）面外压缩条件下的失效进行了详细分析。通过有限元分析软件Abaqus的用户自定义子程序UMAT和VUMAT，将三维Hashin失效准则应用于失效预测，并与Pournoori等人的实验结果（Int. J. Impact Eng., 147 (2021)）进行对比。研究结果表明，该准则无需任何拟合参数即可准确预测不同应变率下的失效起始点，在失效力水平、位置和失效模式的预测上表现良好。在所有研究的应变率条件下，纤维间失效为主要失效模式。三维Hashin准则预测的失效起始应变与实验非线性点接近，两者偏差在±7%以内，而低应变率和中等应变率试验中非线性点相关应变的变异系数为15.4%。虚拟裂纹闭合技术（VCCT）对低应变率和高应变率断裂的模拟表明，GFRP的变形涉及能量耗散，导致在峰值力之前出现非线性响应。

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