综合考虑了基体开裂、基纤剪切、分层及纤维断裂等四种复合材料层合板的主要破坏模式, 同时在通用有限元分析软件ANSYS基础上进行二次开发, 编制了参数化的分析模拟程序, 应用此三维逐渐累积损伤理论和有限元模拟方法, 对两种不同铺层参数的含圆孔复合材料层合板在拉伸载荷作用下的逐渐破坏过程进行了分析。结果表明: 该程序可以预测任意材料体系和任意铺层参数的层合板在拉伸载荷作用下的逐渐损伤破坏过程及最终失效载荷; 与参考文献中的试验结果比较发现, 该方法的预测精度较高, 验证了其正确性。
所属栏目
物理模拟与数值模拟国家自然科学基金资助项目(51305268)
收稿日期
2014/1/252015/4/12
作者单位
崔海坡:上海理工大学教育部微创医疗器械工程中心, 上海 200093
张阿龙:上海理工大学教育部微创医疗器械工程中心, 上海 200093
备注
崔海坡(1978—), 男, 内蒙古赤峰人, 副教授, 博士。
引用该论文:
CUI Hai-po,ZHANG A-long.Damage Mechanism of Composite Laminates with a Circular Hole under Tensile Loading[J].Materials for mechancial engineering,2015,39(6):99～104
崔海坡,张阿龙.含圆孔复合材料层合板在拉伸载荷下的破坏机理[J].机械工程材料,2015,39(6):99～104
参考文献
【1】
RIKARD B, NILSSON L, SIMONSSON K. Simulation of low velocity impact on fiber laminates using a cohesive zone based delamination model[J]. Composites Science and Technology, 2011, 64(2): 279-288.
【2】
CHANG F, CHANG K. A progressive damage model for laminated composites containing stress concentrations [J]. Journal of Composite Materials, 1987, 21(6): 834-55.
【3】
CHANG F K, LESSARD L B. Damage Tolerance of laminated composites containing an open hole and subjected to compressive loadings: Part I－Analysis [J]. Journal of Composite Materials, 1991, 25(1): 2-43.
【4】
MINES R A W, ALIAS A. Numerical simulation of the progressive collapse of polymer composite sandwith beams under static loading [J]. Composites: Part A, 2002, 33(1): 11-26.
【5】
HARRIS C E. A progressive damage model and analysis methodology for predicting the residual strength of composite laminates [J]. Journal of Composite Technology & Research, 1997, 19(1): 3-9.
【6】
CHEN A S, ALMOND D P, HARRIS B. Impact damage growth in composites under fatigue conditions monitored by acoustography[J]. International Journal of Fatigue, 2010, 24(2/4): 257-261.
【7】
ATTIA O, KINLOCH A J, MATTHEWS F L. The prediction of fatigue damage growth in impact-damaged composite skin/stringer structures. Part I: theoretical modeling studies[J]. Composites Science and Technology, 2011, 63(10): 1463-1472.
【8】
NGUYEN B N. Three-dimensional modeling of damage in laminated composites containing a central hole[J]. Journal of Composite Materials, 1997, 31(17): 1672-1693.
【9】
CAMANHO P P, MATTHEWS F L. A progressive damage model for mechanically fastened joints in composite laminates.[J]. Journal of Composite Materials, 1999, 33(24):2248-2280.
【10】
常飞, 尹俊杰, 李曙林, 等. 损伤面积对复合材料加筋壁板剪切承载能力的影响[J]. 机械工程材料, 2013, 37(6): 14-16.
【11】
崔海坡, 温卫东, 崔海涛. 含孔复合材料层合板在压缩载荷下的三维逐渐损伤[J]. 机械工程学报, 2006, 42(8): 89-94.
【12】
TSERPES K I, LABEAS G, PAPANIKOS P, et al. Strength prediction of bolted joints in graphite/epoxy composite laminates [J]. Composites: Part B , 2002, 33(5): 521-529.
【13】
TAN S C. A progressive failure model for composite laminates containing openings[J]. Journal of Composite Materials, 1991, 25(5): 556-577.
【14】
许承东, 华玉, 郦正能, 等. 材料非线性对复合材料层板损伤的影响 [J]. 北京航空航天大学学报, 1998, 24(5): 546-548.
