含脱粘复合材料加筋板损伤容限研究

1144766066 · 发表于 2022-5-6 16:16:42

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本文在复合材料的损伤容限设计原理和断裂力学方法的基础上，采用数值分析和试验验证相结合的方法对含脱粘复合材料加筋板在压缩载荷下的破坏机理和剩余强度进行了研究。本文基于ABAQUS有限元分析软件，对含脱粘复合材料加筋结构进行了非线性有限元模型，研究结构的后屈曲行为、脱粘扩展细节和破坏机理。该模型采用虚拟裂纹闭合技术（VCCT）模拟含缺陷界面，采用基于表面的粘性方法模拟无缺陷界面，复合材料层合板采用了Hashin准则及基于能量释放率的线性损伤演化法则。有限元模拟的结构最终失效模式为中央筋条中部断裂和各界面脱粘，裂纹扩展起始载荷值均在结构剩余载荷的80%以上。通过计算裂纹前缘的应变能释放率证明Ⅱ型裂纹扩展是导致界面破坏的主要原因。基于该模型，研究了胶接缺陷纵向尺寸和横向尺寸，以及复合材料界面表层铺层角度对结构整体屈曲载荷、裂纹起始扩展载荷以及破坏载荷的影响。本文对含预埋脱粘缺陷的复合材料加筋板进行了压缩试验，研究了三种长度预置脱粘缺陷下，复合材料加筋板的破坏形式和破坏强度。试验结果显示，破坏载荷随胶接缺陷尺寸的增加而降低，证明脱粘缺陷对复合材料加筋结构的承载能力有显著影响。各试件的破坏形式为中央筋条的脆断及界面脱粘，与有限元模拟结果一致。有限元计算的结构剩余强度与试验测量结果误差较小，证明了模型及分析方法的有效性。

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