复合材料层合板剪切稳定性试验及强度预测

作     者：杨钧超 陈向明 邹鹏 王喆 YANG Junchao;CHEN Xiangming;ZOU Peng;WANG Zhe

作者机构：中国飞机强度研究所全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点实验室西安710065 

出 版 物：《复合材料学报》 (Acta Materiae Compositae Sinica)

年 卷 期：2023年第40卷第3期

页      面：1707-1717页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家重点研发计划(2019 YFA0706800) 国家自然科学基金(52005458) 航空科学基金(2020 Z055023002) 

主　　题：复合材料层合板 冲击损伤 数字图像相关方法 剪切非线性 屈曲 后屈曲 

摘      要：对无损伤及含冲击损伤的复合材料层合板进行了剪切稳定性试验,基于数字图像相关方法(Digital image correlation,DIC)对层合板屈曲后屈曲行为进行了实时测量。试验结果表明:引入冲击损伤后,复合材料层合板剪切屈曲波形、屈曲载荷无明显变化,失效模式转变,承载能力下降了9.69%。随后,基于断裂面失效理论,建立了考虑剪切非线性效应的复合材料渐进损伤失效模型,并对复合材料层合板剪切失效过程进行了模拟。模型采用软化夹杂法将冲击损伤等效简化,直接将损伤区的几何边界信息写入材料模型中,不需要对冲击损伤区进行切割,从而保证了整体网格质量。与试验结果对比发现:模型考虑剪切非线性对屈曲载荷预测无明显影响,对后屈曲承载能力的预测精度影响较大,不考虑剪切非线性效应时的误差可达20%以上;软化夹杂法可以有效地模拟冲击损伤,预测的含冲击损伤的复合材料层合板的屈曲载荷、破坏载荷误差分别为-3.17%、-1.27%。