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基于hashin准则的复合材料层合结构低速冲击研究

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沈阳航空航天大学学报 2017年第5期34卷 12-20页

作者：吴振陈健沈阳航空航天大学辽宁省飞行器复合材料结构分析与模拟重点实验室沈阳110136

利用ABAQUS软件对复合材料层合板结构低速冲击过程中层内破坏以及层间破坏进行相关探究。在有限元模型中使用壳单元与实体壳单元模拟复合材料部分,利用hashin准则并结合损伤演化过程模拟层内破坏,引入内聚力单元模拟分层破坏。通过与**... 详细信息

利用ABAQUS软件对复合材料层合板结构低速冲击过程中层内破坏以及层间破坏进行相关探究。在有限元模型中使用壳单元与实体壳单元模拟复合材料部分,利用hashin准则并结合损伤演化过程模拟层内破坏,引入内聚力单元模拟分层破坏。通过与***的实验结果进行对比分析得出:实体壳单元可更好地应用于复合材料层合结构低速冲击问题。并且基于上述结论以及在工程方面的应用对复合材料加筋结构低速冲击问题进行了相关研究,结果表明:复合材料加筋结构可以较为有效地抵抗低速冲击破坏;冲击位置距筋条越近,结构吸收能量越多;结构破坏沿着筋条方向扩展。为复合材料加筋结构的设计以及仿真提供参考。

关键词：复合材料层间破坏 hashin准则低速冲击加筋结构

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基于hashin准则的单层板渐进失效分析

装备环境工程 2010年第1期7卷 34-39页

作者：刘勇陈世健高鑫康兴无西安高科技研究所西安710025

以hashin准则作为复合材料单层板的失效判据,基于材料的参数退化准则,并考虑单层板的累计损伤,利用渐进失效分析方法对受单向拉伸的[0]16单层板进行损伤数值分析。数值分析结果与实验结果相当吻合,表明该方法预测单层板的损伤失效比较... 详细信息

以hashin准则作为复合材料单层板的失效判据,基于材料的参数退化准则,并考虑单层板的累计损伤,利用渐进失效分析方法对受单向拉伸的[0]16单层板进行损伤数值分析。数值分析结果与实验结果相当吻合,表明该方法预测单层板的损伤失效比较准确。在此基础上,运用该方法对含圆孔单层板的单向拉伸破坏进行了失效扩展仿真分析,计算了不同单层板的初始和最终失效载荷,揭示最终失效载荷与铺层角度的关系,这对进一步认识复合材料的失效机理有着重要的意义。

关键词：复合材料单层板 hashin准则渐进失效最终失效载荷

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碳-芳纶纤维复合材料高速冲击响应数值模拟

机械强度 2024年第2期46卷 416-423页

作者：皮骏崔红利贾元琨中国民航大学交通科学与工程学院天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300

针对层板高速冲击问题,基于连续损伤力学,建立了由8节点的Cohesive单元和8节点实体单元组成的三维有限元冲击模型。由于hashin准则可以良好地预测纤维损伤;Puck准则可以良好地预测基体损伤,所以采用hashin与Puck混合形成的准则与单一Has... 详细信息

针对层板高速冲击问题,基于连续损伤力学,建立了由8节点的Cohesive单元和8节点实体单元组成的三维有限元冲击模型。由于hashin准则可以良好地预测纤维损伤;Puck准则可以良好地预测基体损伤,所以采用hashin与Puck混合形成的准则与单一hashin失效准则进行对比分析,发现混合准则的预测更接近试验值。在此基础上,分析铺层角度和冲击角度对层板抗冲击性的影响,结果表明,相邻铺层角度差越大,入射角度越大,层板的抗冲击性能就越强。

关键词：复合材料层合板 Puck准则 hashin准则抗冲击性能数值模拟

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复合材料单搭接胶接接头低速冲击数值模拟

振动与冲击 2019年第1期38卷 142-148,186页

作者：罗书舟陈超伍乾坤胡德安湖南大学特种装备先进设计技术与仿真教育部重点实验室长沙410082

数值模拟研究了不同胶胶接的HTS40/977-2碳纤维层合板单搭接胶接接头低速冲击性能。对HTS40/977-2层合板冲击过程进行仿真,与实验对比验证了HTS40/977-2层合板材料参数的有效性。采用基于hashin准则的本构关系模拟层合板面内损伤,采用... 详细信息

数值模拟研究了不同胶胶接的HTS40/977-2碳纤维层合板单搭接胶接接头低速冲击性能。对HTS40/977-2层合板冲击过程进行仿真,与实验对比验证了HTS40/977-2层合板材料参数的有效性。采用基于hashin准则的本构关系模拟层合板面内损伤,采用内聚力单元模拟层合板的层间分离和胶层的失效,分别建立了Araldite AV138、Araldite2015和Sikaforce 7752三种不同胶胶接接头低速冲击有限元模型,研究了胶接接头在3 J和4 J能量冲击下的失效模式和能量吸收。在失效模式方面,发现Araldite AV138、Araldite 2015和Sikaforce 7752三种胶接接头胶层的失效模式分别为胶层完全失效、胶层部分失效和胶层未失效,三种胶接接头都出现了不同程度的层合板层间损伤,并且层间损伤依次减小。在能量吸收方面,3J能量冲击下Araldite AV138、Araldite 2015和Sikaforce 7752吸收能量分别为2. 73 J、2. 06 J、1. 67 J,4 J能量冲击下吸收能量分别为2. 91 J、2. 49 J、2. 26 J。仿真结果表明,在低速冲击载荷下胶接接头的失效模式和能量吸收与胶的属性密切相关。胶的韧度越低,接头损伤越严重,能量吸收越多;胶的韧度越高,接头抵抗损伤的能力越强。研究可为复合材料胶接设计与分析提供参考。

关键词：复合材料胶接低速冲击 hashin准则内聚力单元有限元模型

碳纤维增强树脂基层板应变率相关损伤数值研究

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北京航空航天大学学报 2017年第4期43卷 694-700页

作者：彭亮黄文博毛伟赵美英西北工业大学航空学院西安710072

为了研究高应变率载荷对于碳纤维增强树脂基复合材料变形破坏行为的影响,通过应变率修正式对复合材料的刚度与强度进行修正,建立了可考虑应变率效应的复合材料损伤数值模型,采用该模型对不同应变率条件下层板结构的面内破坏行为进行了... 详细信息

为了研究高应变率载荷对于碳纤维增强树脂基复合材料变形破坏行为的影响,通过应变率修正式对复合材料的刚度与强度进行修正,建立了可考虑应变率效应的复合材料损伤数值模型,采用该模型对不同应变率条件下层板结构的面内破坏行为进行了模拟并与文献实验进行了对比分析。计算结果表明:本文所构建的数值模型可以有效预测树脂基层板结构在不同应变率条件下的破坏特征,并在材料刚度与强度硬化现象的预测方面有着较高精度;对于0°、90°铺层主导的试件,由于其力学性能近似为线性,数值模型在强度预测方面获得了较高精度;而对于±45°铺层主导试件,其在不同应变率条件下表现出较强的非线性损伤特性,因此模型在其强度性能预测方面存在一定误差。

关键词：复合材料层板应变率效应 hashin准则损伤演化

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考虑复合材料层合板就地效应的强度理论

航空学报 2014年第11期35卷 3025-3036页

作者：李彪李亚智杨帆西北工业大学航空学院陕西西安710072

为了能准确预测复合材料层合板的失效起始和破坏过程,发展了一种考虑层合板就地效应(In-situ Effect)的强度理论,方法包括就地强度的确定、失效起始判定和材料性能退化。介绍并推导了基于断裂力学假设的就地强度计算方法,将层合板内的... 详细信息

为了能准确预测复合材料层合板的失效起始和破坏过程,发展了一种考虑层合板就地效应(In-situ Effect)的强度理论,方法包括就地强度的确定、失效起始判定和材料性能退化。介绍并推导了基于断裂力学假设的就地强度计算方法,将层合板内的铺层分为内嵌厚层、内嵌薄层和外表面层3种类型,不同类型的层分别对应不同的计算方法。建立了一种考虑就地强度的面内失效起始准则,提出了相应的强度分析方法流程。对单向和多向层合板的失效包线进行了预测,计算结果表明发展的强度理论能很好地预测结构的失效起始,充分反映材料从失效起始到最终破坏的试验现象和规律,与传统hashin准则相比预测精度明显提高。通过对准各向同性层合板失效包线预测发现,在进行层合板强度分析时考虑就地强度能明显提高预测失效起始的准确性和精度,在复合材料结构强度分析过程中考虑层合板的就地效应十分必要。

关键词：复合材料层合板就地效应失效包线强度理论 hashin准则

开孔碳纤维复合材料层合板的拉伸失效有限元分析

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东北大学学报（自然科学版） 2022年第3期43卷 397-403页

作者：陈小辉张珩刘明月侯东晓东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004

基于ABAQUS有限元软件中的二维壳单元和三维实体单元,对铺层角度为[0°/(±45°)_(3)/(90°)_(3)]s的开孔T300/1034-C碳纤维复合材料层合板在拉伸载荷作用下的失效过程进行研究.首先,在ABAQUS有限元软件中建立壳单元和连续壳单元碳纤维... 详细信息

基于ABAQUS有限元软件中的二维壳单元和三维实体单元,对铺层角度为[0°/(±45°)_(3)/(90°)_(3)]s的开孔T300/1034-C碳纤维复合材料层合板在拉伸载荷作用下的失效过程进行研究.首先,在ABAQUS有限元软件中建立壳单元和连续壳单元碳纤维复合材料模型,利用自带的2D hashin准则与退化模型模拟了层内失效.但二维模型没有考虑各层失效间的相互影响,进而通过编写材料子程序VUMAT,引入3D hashin准则和基于断裂能的等效应力-应变双线性退化方式,采用实体单元模拟碳纤维复合材料的失效行为.通过对三种单元模型进行模拟,结果表明:开孔造成的应力集中会使层合板在拉伸过程中纤维与基体更易失效,成为裂纹源;在层合板失效过程中,都呈现“X形”向“沙漏形”失效发展趋势,最终沿宽度方向断裂;实体模型模拟精度相比于传统壳单元、连续壳单元的偏高更接近实验数值,三种单元模拟极限失效载荷与实验数据相差分别为26.1%,31.1%,8.64%.

关键词：碳纤维复合材料拉伸失效 hashin准则 VUMAT 有限元分析

碳纤维增强树脂开孔层合板轴向拉伸失效模拟分析

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东北大学学报（自然科学版） 2021年第1期42卷 91-95页

作者：张华伟吴佳璐东北大学秦皇岛分校控制工程学院河北秦皇岛066004

基于ABAQUS平台,建立了开孔复合材料层合板轴向拉伸渐进失效模型.以二维hashin作为损伤准则,考虑了基体拉伸、压缩失效和纤维拉伸、压缩失效模式.讨论了层合板的受力与失效形式,分析了铺层角度、中心孔尺寸对极限载荷的影响.研究结果表... 详细信息

基于ABAQUS平台,建立了开孔复合材料层合板轴向拉伸渐进失效模型.以二维hashin作为损伤准则,考虑了基体拉伸、压缩失效和纤维拉伸、压缩失效模式.讨论了层合板的受力与失效形式,分析了铺层角度、中心孔尺寸对极限载荷的影响.研究结果表明:失效模式主要表现为纤维拉伸失效和基体拉伸失效,纤维作为复合材料板的主要强度来源,在力与纤维方向发生偏差时,层合板力学性能急速下降;中心孔越大,层合板力学性能越差,并且层合板力学性能与中心孔尺寸成线性关系.

关键词：复合材料板轴向拉伸 hashin准则渐进损伤铺层角度开孔尺寸

激光选区熔化成形铝合金板与CFRP复合材料层合板螺栓连接结构失效分析方法评估

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复合材料学报 2017年第12期34卷 2762-2769页

作者：崔浩闫群王向明毕世权王新峰航空工业沈阳飞机设计研究所沈阳110035 南京航空航天大学航空宇航学院南京210016

对激光选区熔化成形(SLM)铝合金板与碳纤维增强树脂基(CFRP)复合材料层合板两列四排沉头螺栓单剪连接件在拉伸载荷作用下进行了数值分析和试验研究。基于渐进损伤法的三维有限元模型准确地预测了连接件材料损伤萌生和演变,对比试验和三... 详细信息

对激光选区熔化成形(SLM)铝合金板与碳纤维增强树脂基(CFRP)复合材料层合板两列四排沉头螺栓单剪连接件在拉伸载荷作用下进行了数值分析和试验研究。基于渐进损伤法的三维有限元模型准确地预测了连接件材料损伤萌生和演变,对比试验和三维有限元所得钉载比例、极限载荷及失效模式,可以发现,通过拟合SLM铝合金板断裂应变和应力三轴度曲线,编写UMAT子程序引入韧性准则和hashin失效准则的三维有限元模型预测的连接件失效载荷与试验值误差仅为1.9%,且失效模式均为净截面拉断,两者吻合,此方法可以满足工程精度要求。利用经过验证的数值模型,分别预测了SLM铝合金板和CFRP层合板损伤演变过程,并分析了SLM铝合金板刚度对连接结构失效模式的影响,当SLM铝合金板厚度增大到4mm时,连接结构失效模式由SLM铝合金板净截面拉断转移到CFRP层合板上。

关键词：复合材料沉头螺栓渐进损伤韧性准则 hashin准则 UMAT