平面机织复合材料疲劳分层数值分析方法研究

作     者：万傲霜 朱飞扬 云新尧 李顶河 WAN Aoshuang;ZHU Feiyang;YUN Xinyao;LI Dinghe

作者机构：中国民航大学中欧航空工程师学院天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300 北京星河动力装备科技有限公司北京100176 

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

年 卷 期：2024年第41卷第8期

页      面：4418-4433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：国家自然科学基金(52205174) 天津市自然科学基金(21JCQNJC00880) 天津市教委科研计划项目(2021KJ050) 中央高校基本科研业务费专项资金(3122021042) 

主　　题：平面机织复合材料 疲劳 分层扩展 内聚力模型 剩余寿命 

摘      要：本文基于内聚力双线性本构关系,建立考虑疲劳损伤的内聚力模型,结合有限元分析技术,建立复合材料层合板疲劳分层扩展行为数值分析方法,分别对准静态和疲劳加载下平面机织复合材料II型分层扩展行为进行仿真分析,准静态加载下的载荷-位移曲线仿真结果与试验结果吻合良好,疲劳加载下的分层扩展速率-应变能释放率变程曲线仿真结果与试验结果吻合良好,验证了模型和方法的有效性。在此基础上,建立适用于平面机织复合材料的疲劳失效准则,结合层内渐进疲劳损伤分析模型,建立含初始分层损伤平面机织复合材料层合结构剩余寿命预测方法,预测了含初始分层损伤层合板的剩余寿命和渐进损伤过程,剩余寿命仿真结果与试验结果吻合良好,此外,结果表明疲劳损伤从初始分层损伤处起始,并逐渐向边缘扩展,紧邻初始分层损伤的两层(0°/90°)单层板较早出现层内经向损伤和纬向损伤,单层板中(0°/90°)层较(±45°)层损伤更多,最后(0°/90°)层以经向损伤为主导失效模式,(±45°)层则以纬向损伤为主导失效模式,各层间界面均出现大面积损伤。