基于渐进损伤模型的机床复合材料传动轴扭转性能分析 被引量：2

1

作者 李玺 林显新 +2 位作者 苏茜 陈宏 刘宁夫 《机床与液压》 北大核心 2021年第23期136-142,共7页

利用考虑就地效应的Hashin失效准则和刚度非线性退化方法,并且引入Cohesive界面单元,采用ABAQUS有限元分析软件的子程序UMAT编写面内和层间渐进损伤模型,建立实体单元和Cohesive界面单元结合的实体模型,对纤维增强复合材料传动轴的扭转... 利用考虑就地效应的Hashin失效准则和刚度非线性退化方法,并且引入Cohesive界面单元,采用ABAQUS有限元分析软件的子程序UMAT编写面内和层间渐进损伤模型,建立实体单元和Cohesive界面单元结合的实体模型,对纤维增强复合材料传动轴的扭转屈曲和后屈曲性能进行研究。利用模型对该项目试验结果进行验证,对某文献中的碳纤维复合材料轴进行有限元分析,并与试验数据进行比对,验证有限元模型的可靠性。结果表明:所建立的渐进损伤模型对拉伸载荷作用下的层合板失效强度的计算精度较高;压缩载荷作用下,利用该模型进行屈曲和后屈曲分析时的计算结果和试验结果吻合度较高;利用所提出的渐进损伤模型对碳纤维复合材料传动轴进行扭转屈曲和后屈曲失效分析,所得结果与试验结果吻合度较好。 展开更多

关键词 渐进损伤模型 就地效应 Cohesive单元 失效准则 复合材料传动轴 扭转分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于空间分解损伤变量法的碳纤维层合板褶皱缺陷演化的数值模拟研究

2

作者 郑皓成 周勃 +3 位作者 李慧 王雅洁 孙宁 张雪岩 《机械强度》 北大核心 2025年第4期63-69,共7页

为了研究含褶皱缺陷的碳纤维多向层合板的压缩损伤演化规律并准确预测损伤的萌生与扩展的力学行为,通过采用空间分解损伤变量法建立损伤本构,提出了一种通过减少材料参数个数以降低参数不确定性问题和简化空间变换计算流程的渐进损伤计... 为了研究含褶皱缺陷的碳纤维多向层合板的压缩损伤演化规律并准确预测损伤的萌生与扩展的力学行为,通过采用空间分解损伤变量法建立损伤本构,提出了一种通过减少材料参数个数以降低参数不确定性问题和简化空间变换计算流程的渐进损伤计算方法。首先,利用最大应力和Puck失效准则预测层内损伤的萌生,并结合混合模式损伤演化规律计算损伤变量。其次,基于损伤变量的物理意义在断裂面坐标系下进行空间分解,并代入损伤柔度矩阵推导出损伤本构。然后,为了预测层合板层间应力状态与损伤行为,建立了双线性牵引力-分离法则的内聚力模型。最后,编写了相应的Vumat子程序,并应用于Abaqus软件中完成了0.25 mm/min的准静态压缩加载的数值仿真分析。结果表明,采用此方法建立的有限元模型所预测出的应力-位移曲线和层合板的损伤分布与试验结果相吻合。利用所提计算方法计算真实应力简单直接,便于分析和确定含褶皱缺陷复合材料层合板的损伤位置与损伤演化情况。 展开更多

关键词 碳纤维增强复合材料 损伤本构 渐进损伤模型 内聚力模型 褶皱缺陷

在线阅读 下载PDF 职称材料

湿热环境下平纹编织面板蜂窝夹芯板的渐进损伤分析 被引量：1

3

作者 黄力刚 杨帆 夏志平 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2021年第11期1773-1778,共6页

为了研究侧向压缩载荷下单侧面板含穿孔的平纹编织面板蜂窝夹芯板的损伤行为,建立考虑湿热效应的渐进损伤模型。编写UMAT子程序将考虑湿热效应的本构关系、温度变化对材料属性的影响、选用的失效准则和刚度退化模型加入到考虑湿热效应... 为了研究侧向压缩载荷下单侧面板含穿孔的平纹编织面板蜂窝夹芯板的损伤行为,建立考虑湿热效应的渐进损伤模型。编写UMAT子程序将考虑湿热效应的本构关系、温度变化对材料属性的影响、选用的失效准则和刚度退化模型加入到考虑湿热效应的渐进损伤分析中。将模型在25℃、0吸湿量条件下预测的位移-载荷曲线及失效形式与实验进行对照,以验证建立模型的正确性。进一步在5个温度和5个湿度下研究湿热效应对受侧向压缩载荷的蜂窝夹芯板承载强度的影响。结果表明,建立的模型可有效预测损伤的扩展过程和湿热环境对蜂窝板性能的影响,随着温度和湿度的增加,蜂窝板的承载强度逐渐下降。 展开更多

关键词 平纹编织面板蜂窝夹芯板 湿热环境 UMAT子程序 渐进损伤模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

碳纤维增强复合材料沉头螺栓搭接结构强度及渐进损伤分析 被引量：4

4

作者 余芬 刘国峰 +1 位作者 何振鹏 黎柏春 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2021年第11期12-20,共9页

碳纤维增强复合材料(CFRP)因其优异的力学性能在航空工业中得到了广泛的应用,评估复合材料沉头螺栓连接结构的极限承载和损伤扩展对航空器连接结构的经济性和安全性意义重大。本文首先创建复合材料沉头螺栓搭接三维模型,并采用虚拟热变... 碳纤维增强复合材料(CFRP)因其优异的力学性能在航空工业中得到了广泛的应用,评估复合材料沉头螺栓连接结构的极限承载和损伤扩展对航空器连接结构的经济性和安全性意义重大。本文首先创建复合材料沉头螺栓搭接三维模型,并采用虚拟热变形法施加螺栓预紧力,然后利用Fortran语言编写VUMAT用户自定义程序,将所选的刚度退化模式与3D Hashin失效准则嵌入渐进损伤模型中,建立有限元损伤预测模型,研究不同搭接端距对复合材料沉头螺栓连接结构失效的影响。研究结果表明:搭接端距主要影响连接结构的剪切强度,端距越小,其极限承载强度越小,当搭接端径比达到2.5时,极限承载强度随着端径比的增大变化较小;基体拉伸损伤首先出现在最底层的0°铺层,纤维压缩损伤首先出现在锪孔和直孔转折处,失效单元沿施载方向扩展至自由边界失效。 展开更多

关键词 复合材料 沉头螺栓连接 VUMAT 三维Hashin失效准则 渐进损伤模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

热力耦合作用下复合材料沉头螺栓搭接结构渐进损伤研究 被引量：3

5

作者 余芬 刘国峰 +5 位作者 何振鹏 金伟 黎柏春 孙爱俊 钱俊泽 张桂昌 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2022年第3期5-14,共10页

本文对采用沉头螺栓连接的复合材料层合板的损伤扩展过程和强度进行了数值研究。建立一个新的三维渐进损伤模型,来预测在扭矩和温度的共同作用下复合材料沉头螺栓搭接结构的极限承载能力和渐进损伤扩展。该模型将考虑热应变的复合材料... 本文对采用沉头螺栓连接的复合材料层合板的损伤扩展过程和强度进行了数值研究。建立一个新的三维渐进损伤模型,来预测在扭矩和温度的共同作用下复合材料沉头螺栓搭接结构的极限承载能力和渐进损伤扩展。该模型将考虑热应变的复合材料本构方程、失效准则和材料退化准则、温度诱导的刚度和强度修正参数整合到VUMAT子程序中,采用热力耦合方法进行准静态模拟。研究结果表明:渐进损伤模型能够准确地预测温度和螺栓扭矩对该搭接结构极限承载能力的影响,能够清晰地反映失效机理和损伤扩展过程。随着温度的升高,当扭矩超过15 N·m时,搭接结构的极限承载强度不断减小。层合板纤维损伤主要受0°方向载荷影响,层合板基体损伤主要受90°方向载荷影响,失效单元沿施载方向扩展至自由边界失效。 展开更多

关键词 复合材料 沉头螺栓连接 VUMAT 温度 螺栓扭矩 渐进损伤模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

含槽口复合材料Ω型加筋壁板渐进损伤分析 被引量：1

6

作者 余芬 安伯宁 +3 位作者 刘武帅 郭拓 邓殿凯 何振鹏 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2020年第4期13-18,27,共7页

对含不同角度槽口的复合材料Ω型加筋壁板受轴向压缩载荷作用下承载强度和失效模式的研究具有重要意义。通过编写VUMAT子程序将选择的三维Hashin失效准则及刚度退化模式加入渐进损伤模型分析中。首先研究0°槽口模型的位移-载荷曲... 对含不同角度槽口的复合材料Ω型加筋壁板受轴向压缩载荷作用下承载强度和失效模式的研究具有重要意义。通过编写VUMAT子程序将选择的三维Hashin失效准则及刚度退化模式加入渐进损伤模型分析中。首先研究0°槽口模型的位移-载荷曲线、面外位移及失效模式,并将结果与实验及已有文献进行对照,验证建立模型的正确性,进一步研究不同角度槽口对加筋壁板的影响。结果表明:具有90°槽口的加筋壁板模型在轴向压缩下的承载能力最强,45°槽口模型承载能力次之,0°槽口模型承载能力最弱。0°槽口模型纤维压缩失效出现在模型的下侧,45°和90°槽口模型均出现在槽口两侧,且三种模型失效均沿与载荷垂直方向扩展。 展开更多

关键词 复合材料 Ω型加筋壁板 VUMAT 三维Hashin失效准则 渐进损伤模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

拉伸载荷下开孔层合板的渐进损伤分析 被引量：1

7

作者 蔡聪艺 吴海勇 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2023年第4期45-50,共6页

建立拉伸开孔层合板的渐进损伤模型,研究层合板的失效模式,并分析了不同孔径对开孔层合板极限载荷的影响。通过编写VUMAT子程序将Hashin失效准则和材料退化模型加入渐进损伤分析中。首先将不同网格数量的开孔层合板模型的位移-载荷曲线... 建立拉伸开孔层合板的渐进损伤模型,研究层合板的失效模式,并分析了不同孔径对开孔层合板极限载荷的影响。通过编写VUMAT子程序将Hashin失效准则和材料退化模型加入渐进损伤分析中。首先将不同网格数量的开孔层合板模型的位移-载荷曲线和试验结果进行对照,然后将仿真分析得到的失效模式与试验结果进行对照,验证模型和选用的失效准则的正确性,最后研究了不同孔径对开孔层合板拉伸极限载荷的影响。结果表明:本文建立的渐进损伤模型能够较准确地预测层合板的位移-载荷曲线和失效模式,纤维拉伸失效首先发生在孔边,并沿着45°方向进行扩展,随着孔径的增大,开孔层合板的拉伸极限载荷逐渐减小,且下降速度首先呈线性下降,然后又逐渐增大。 展开更多

关键词 层合板 圆孔 渐进损伤模型 三维Hashin准则 VUMAT子程序 复合材料

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于Ls-Dyna软件2种材料模型的碳纤维复合材料层合板面内剪切有限元仿真 被引量：6

8

作者 孟宪明 钟正 +4 位作者 程从前 曹铁山 赵杰 黄亚烽 吴瑶 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2020年第12期85-90,96,共7页

通过准静态单轴拉伸试验和面内剪切试验获取力学性能参数,采用Ls-Dyna软件中的纤维增强复合材料渐进损伤模型和复合材料层合板连续损伤模型模拟碳纤维复合材料层合板在面内剪切载荷作用下的力学响应和破坏模式,对比了2种模型的适用性。... 通过准静态单轴拉伸试验和面内剪切试验获取力学性能参数,采用Ls-Dyna软件中的纤维增强复合材料渐进损伤模型和复合材料层合板连续损伤模型模拟碳纤维复合材料层合板在面内剪切载荷作用下的力学响应和破坏模式,对比了2种模型的适用性。结果表明:在面内剪切过程中的初始线弹性阶段,2种模型都能较好地模拟出碳纤维复合材料层合板的力学特性。随着载荷的持续增大,渐进损伤模型的载荷-位移仿真曲线依旧呈线性上升,到达载荷峰值后迅速下降,与试验曲线存在很大偏差;连续损伤模型由于引入了损伤参数,当材料出现损伤后,其载荷-位移仿真曲线呈非线性,与试验曲线吻合良好。 展开更多

关键词 碳纤维复合材料 连续损伤模型 渐进损伤模型 损伤参数

在线阅读 下载PDF 职称材料

纤维复合材料层合板在四点弯曲载荷下的损伤分析 被引量：11

9

作者 赵玉卿 姜峰 黄争鸣 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2020年第2期10-18,共9页

实验测试了T300/7901碳纤维复合材料[0/90]8s层合板在四点弯曲静载下的载荷-位移响应及破坏载荷。基于桥联模型,在商用软件Abaqus/CAE中实现对该层合板在四点弯曲静载条件下的层内以及层间损伤破坏进行模拟分析。分析方法分为四个部分:... 实验测试了T300/7901碳纤维复合材料[0/90]8s层合板在四点弯曲静载下的载荷-位移响应及破坏载荷。基于桥联模型,在商用软件Abaqus/CAE中实现对该层合板在四点弯曲静载条件下的层内以及层间损伤破坏进行模拟分析。分析方法分为四个部分:仅利用组分材料数据,基于桥联模型对单向复合材料层的本构关系建模;利用考虑三维应力的Hashin判据预报复合材料层的纤维拉伸、压缩损伤及基体拉伸、压缩损伤;出现组分材料损伤后对相应材料点采用Camando方法进行刚度退化;在复合材料单层中间插入薄的纯树脂层,通过树脂层的损伤破坏分析层间分层。在Abaqus/Explicit模块中,利用子程序VUMAT完成以上材料建模分析;将模拟结果与实验数据进行对比。结果表明,模拟得到的载荷-位移曲线及破坏载荷与实验结果吻合很好,所提出的材料模型能有效预报纤维复合材料层合板的层内及层间损伤破坏情况。 展开更多

关键词 纤维复合材料层合板 四点弯曲 层间树脂层 渐进损伤模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

复合材料开口板压缩载荷下损伤扩展及强度影响因素研究 被引量：3

10

作者 姚辽军 赵美英 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2012年第6期883-887,共5页

针对复合材料开口结构在压缩载荷下损伤扩展问题,采用累积损伤方法,对典型铺层方式下层合板压缩强度和损伤扩展规律进行了数值模拟研究。研究结果表明:不同铺层方式对含孔层合板的强度特性和损伤扩展形式有显著影响。在此基础之上,进一... 针对复合材料开口结构在压缩载荷下损伤扩展问题,采用累积损伤方法,对典型铺层方式下层合板压缩强度和损伤扩展规律进行了数值模拟研究。研究结果表明:不同铺层方式对含孔层合板的强度特性和损伤扩展形式有显著影响。在此基础之上,进一步研究了不同开口尺寸、不同铺层比例对层合板压缩强度的影响。 展开更多

关键词 铺层方式 铺层比例 三维渐进损伤模型 损伤扩展

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于局部均匀化多尺度方法的机织复合材料单轴拉伸力学行为研究

11

作者 员尔瑾 孙杰 +1 位作者 王开钰 蔡洪能 《热加工工艺》 北大核心 2024年第5期111-118,共8页

机织碳纤维增强树脂基复合材料在厚度方向存在纤维的相互交织,拥有较复杂的纤维空间结构,因此具有优异的比刚度和比强度。本文建立了平纹机织复合材料的“微观-介观-宏观”的多尺度有限元渐进损伤模型,并对介观模型中的各成分进行具有... 机织碳纤维增强树脂基复合材料在厚度方向存在纤维的相互交织,拥有较复杂的纤维空间结构,因此具有优异的比刚度和比强度。本文建立了平纹机织复合材料的“微观-介观-宏观”的多尺度有限元渐进损伤模型,并对介观模型中的各成分进行具有等效性能的局部均匀化简化。基于微观力学失效理论判断纤维/基体损伤起始,通过ABAQUS有限元分析平台,开发用户自定义的子程序VUMAT,对平纹机织复合材料进行拉伸力学行为和损伤机理分析。结果表明:在拉伸载荷模拟中纤维束树脂损伤最为严重,纤维失效发生在经向纤维束中,且外层损伤相较于内层更加严重。试验和数值分析的结果误差均在2%以内,表明多尺度渐进损伤模型的可靠性。 展开更多

关键词 平纹机织 局部均匀化 多尺度渐进损伤模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

含切口复合材料层合板拉伸应变集中与失效分析 被引量：7

12

作者 王刚 贾普荣 +1 位作者 黄涛 张龙 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期134-141,共8页

通过对圆形切口和长条形切口复合材料层合板试件进行拉伸实验,研究中心切口形状对层合板力学性能的影响。根据实验测得的应变分布规律确定切口引起的应变集中,并分析层合板的破坏过程。建立了基于连续刚度退化准则的渐进损伤模型,分析... 通过对圆形切口和长条形切口复合材料层合板试件进行拉伸实验,研究中心切口形状对层合板力学性能的影响。根据实验测得的应变分布规律确定切口引起的应变集中,并分析层合板的破坏过程。建立了基于连续刚度退化准则的渐进损伤模型,分析含切口试件的损伤扩展进程。结果表明,渐进损伤分析模型可准确描述含切口层合板的拉伸失效行为;长条形切口引起的应变集中系数较高,但切口附近的应变梯度更大;两种中心切口形式的复合材料层合板损伤进程有较大差异,但两者的拉伸强度较为接近。 展开更多

关键词 复合材料层合板 中心切口 应变集中 渐进损伤模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

复合材料层合板阶梯型胶接修补斜度有限元数值模拟研究 被引量：3

13

作者 余芬 郭拓 +3 位作者 刘武帅 安伯宁 邓殿凯 何振鹏 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期99-108,共10页

建立阶梯型胶接修补结构的渐进损伤分析模型,研究阶梯型胶接修补后层合板在轴向拉伸载荷作用下的极限承载强度及失效模式,并进一步研究不同斜度下的修补工艺对修补后层合板强度的影响。通过编写VUMAT子程序,分别设置母板和补片的失效准... 建立阶梯型胶接修补结构的渐进损伤分析模型,研究阶梯型胶接修补后层合板在轴向拉伸载荷作用下的极限承载强度及失效模式,并进一步研究不同斜度下的修补工艺对修补后层合板强度的影响。通过编写VUMAT子程序,分别设置母板和补片的失效准则及刚度退化模型,选用Cohesive单元模拟胶层,完成复合材料层合板阶梯型胶接修补结构的渐进损伤分析。结果表明:极限拉伸强度随斜度的减小而增大,但当斜度为1∶20或更小时,强度恢复率变化不大;层合板0°铺层连接处的胶层最先发生损伤并沿垂直于施载方向扩展,直至失效,继而引起层合板和补片的损伤;胶层有效胶接面积随斜度的减小而增大,有效缓解应力集中现象;层合板基体拉伸失效首先发生在损伤区域最小半径处,纤维拉伸失效首先发生在0°铺层处,并沿垂直于施载方向扩展。 展开更多

关键词 复合材料 胶接修补结构 渐进损伤模型 VUMAT子程序 斜度

在线阅读 下载PDF 职称材料

复合材料蜂窝夹芯修补结构弯曲特性与温度相关性研究 被引量：1

14

作者 余芬 郭拓 +1 位作者 何振鹏 但敏 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2021年第4期41-49,共9页

建立复合材料蜂窝夹芯修补结构的渐进损伤分析模型,研究修补后蜂窝夹芯结构在弯曲载荷作用下的极限承载能力及损伤破坏模式,并进一步研究修补结构弯曲性能与温度的相关性。通过编写VUMAT子程序,设置补片以及蜂窝损伤板的失效准则及刚度... 建立复合材料蜂窝夹芯修补结构的渐进损伤分析模型,研究修补后蜂窝夹芯结构在弯曲载荷作用下的极限承载能力及损伤破坏模式,并进一步研究修补结构弯曲性能与温度的相关性。通过编写VUMAT子程序,设置补片以及蜂窝损伤板的失效准则及刚度退化模式,选用Cohesive单元以模拟修补结构中胶层的损伤状况,完成复合材料蜂窝夹芯修补结构的渐进损伤分析。研究结果表明:结构弯曲承载能力和胶层的粘结能力受温度影响较大,结构弯曲承载强度随温度的升高而减小,且脱粘失效会破坏结构的完整性;蜂窝夹芯结构面板基体损伤首先发生在90°方向铺层处,纤维基体剪切损伤首先发生在面板0°铺层处,并沿垂直于施载方向扩展至自由边界。 展开更多

关键词 复合材料蜂窝夹芯结构 胶接修补 渐进损伤模型 VUMAT子程序 温度相关性

在线阅读 下载PDF 职称材料

3钉带衬套复合材料/金属接头拉伸疲劳性能 被引量：5

15

作者 安子乾 舒茂盛 +2 位作者 程羽佳 郭鑫 程小全 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期164-174,共11页

带衬套沉头螺栓连接已经在复合材料连接结构中得到了一定应用,需要对其疲劳性能进行研究。本工作在单搭接3钉带衬套碳纤维复合材料/钛合金沉头螺栓连接接头实验研究基础上,建立复合材料及金属结构的疲劳分析模型,对结构的疲劳性能进行... 带衬套沉头螺栓连接已经在复合材料连接结构中得到了一定应用,需要对其疲劳性能进行研究。本工作在单搭接3钉带衬套碳纤维复合材料/钛合金沉头螺栓连接接头实验研究基础上,建立复合材料及金属结构的疲劳分析模型,对结构的疲劳性能进行有限元分析,并与无衬套接头模型进行对比,研究衬套对接头疲劳性能的影响。结果表明,使用衬套比仅采用螺杆过盈装配能够更加有效地提升接头的疲劳寿命,其中层合板寿命提高了约3.6倍,钛合金板寿命提高了约2.7倍,螺栓寿命提升了约14倍,并且仅出现钛合金板破坏,紧固件不破坏。结合实验结果分析发现,由于复合材料和金属材料自身疲劳性能的差异,其机械连接结构的疲劳破坏模式会因载荷水平的不同而发生变化;当载荷水平较低时,金属结构更容易发生破坏。 展开更多

关键词 复合材料/金属接头 螺栓连接 含衬套沉头螺栓 拉伸疲劳 渐进损伤模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

含缺陷C/SiC平纹机织复合材料拉伸力学行为数值模拟 被引量：4

16

作者 曾翔龙 王奇志 苏飞 《航空材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期61-68,共8页

采用APDL语言实现ANSYS的二次开发,建立含预制缺陷的纤维束截面卵圆形多尺度单胞模型。首先计算纤维束单胞的初始模量,强度以及最大应变;随后利用扫描电镜图中的缺陷建立单胞模型,并引入周期性边界条件,预测材料的初始各向材料常数。同... 采用APDL语言实现ANSYS的二次开发,建立含预制缺陷的纤维束截面卵圆形多尺度单胞模型。首先计算纤维束单胞的初始模量,强度以及最大应变;随后利用扫描电镜图中的缺陷建立单胞模型,并引入周期性边界条件,预测材料的初始各向材料常数。同时利用Linde提出的逐渐损伤准则,进行单轴拉伸力学行为的数值模拟,并阐述该平纹机织复合材料单胞模型在经向拉伸载荷作用下其纤维束的损伤及演化过程。该模型计算得到的最大拉应度为0.65%,强度为256.46 MPa。结果表明,该模型给出的数值模拟结果与实验数据吻合较好,证明了模型的有效性,为该类材料的优化设计及其力学性能分析提供了一种有效方法。 展开更多

关键词 平纹机织C/SiC复合材料 渐进损伤模型 失效准则 强度预测

在线阅读 下载PDF 职称材料

碳纳米管/碳纤维增强复合材料层合板低速冲击响应和破坏的数值模拟 被引量：8

17

作者 王敏 文鹤鸣 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期22-33,共12页

碳纳米管/碳纤维增强复合材料(carbon nanotube/carbon fibre reinforced plastic,CNT/CFRP)是一种多尺度复合材料,比传统CFRP有更好的综合性能和更广阔的应用前景。对CNT/CFRP在低速冲击下的响应和破坏进行了数值模拟研究。首先,基于... 碳纳米管/碳纤维增强复合材料(carbon nanotube/carbon fibre reinforced plastic,CNT/CFRP)是一种多尺度复合材料,比传统CFRP有更好的综合性能和更广阔的应用前景。对CNT/CFRP在低速冲击下的响应和破坏进行了数值模拟研究。首先,基于先前的研究通过引入基体增韧因子、残余强度因子并改进损伤耦合方程,建立了新的FRP动态渐进损伤模型;然后,利用新建立的本构模型并结合黏结层损伤模型,对4种碳纳米管含量的增韧碳纤维增强树脂基复合材料层合板在5个能量下的冲击实验进行了数值模拟;最后,将模拟结果与文献中的相关实验结果进行了比较,并讨论了冲击速度的影响。结果表明:新建立的FRP本构模型能够预测CNT/CFRP层合板在低速冲击载荷作用下的响应、破坏过程和分层形貌,模拟得到的载荷-位移曲线和破坏形貌与实验吻合较好;冲击速度会影响CNT/CFRP层合板拉伸和压缩破坏的比例,相同的冲击能量下,更大的冲击速度会造成更多的拉伸破坏。 展开更多

关键词 碳纤维增强复合材料层 碳纳米管 动态渐进损伤模型 黏结单元模型 基体增韧因子 残余强度因子 损伤耦合 冲击载荷

在线阅读 下载PDF 职称材料

干法/湿法挖补修理层合板力学性能的对比研究 被引量：1

18

作者 张书铭 关志东 +1 位作者 苏雨茹 黎增山 《材料工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期165-177,共13页

挖补修理是一种常用的受损复合材料结构修复方法,主要可分为干法(预固化补片)修理和湿法(湿铺贴)修理。通过开展静力拉伸实验,研究了不同损伤尺寸的预固化补片挖补修理和湿铺贴挖补修理层合板的极限强度、破坏模式以及补片脱粘情况,实... 挖补修理是一种常用的受损复合材料结构修复方法,主要可分为干法(预固化补片)修理和湿法(湿铺贴)修理。通过开展静力拉伸实验,研究了不同损伤尺寸的预固化补片挖补修理和湿铺贴挖补修理层合板的极限强度、破坏模式以及补片脱粘情况,实验结果表明采用预固化补片修理的结构其强度恢复率更高,补片提前脱粘概率更低,修理效果更好。在力学实验的基础上,通过有限元计算准确预测了挖补修理层合板的极限强度、应力应变分布和损伤演化过程,计算结果表明预固化补片修理结构的胶层应力分布更加均匀,应力水平和应力集中程度更低,出现界面失效和胶层内聚失效的载荷也更高。 展开更多

关键词 复合材料层合板 挖补修理 渐进损伤模型 有限元分析

在线阅读 下载PDF 职称材料

金属/复合材料混合连接结构高温承载特性与失效行为研究 被引量：2

19

作者 戴亚光 王东 +1 位作者 万小朋 黄河源 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2023年第10期1753-1759,共7页

针对3种不同搭接板厚度的铝合金和碳纤维增强树脂(Carbon fiber reinforced polymers,CFRP)复合材料三钉螺栓连接结构,分别进行了常温(25℃)和高温(150℃)环境下的准静态拉伸力学性能测试。同时建立有限元三维模型,结合Hashin失效准则... 针对3种不同搭接板厚度的铝合金和碳纤维增强树脂(Carbon fiber reinforced polymers,CFRP)复合材料三钉螺栓连接结构,分别进行了常温(25℃)和高温(150℃)环境下的准静态拉伸力学性能测试。同时建立有限元三维模型,结合Hashin失效准则和渐进损伤准则进行数值模拟分析,获得了结构的高温承载特性与损伤演化规律。研究结果表明,对于D_(1)、D_(2)、D_(3)这3种不同铝合金厚度的连接结构,在150℃时的极限载荷试验值相对25℃分别降低6.63%、13.07%、8.48%,且常温环境下3种结构破坏模式分别为铝合金拉伸断裂、复合材料挤压失效、复合材料拉伸断裂,而在150℃高温环境下,3种结构损伤模式都为复合材料孔边的挤压剪切失效。 展开更多

关键词 碳纤维增强树脂复合材料 复合材料螺栓连接结构 高温力学性能 损伤失效行为 渐进损伤模型

在线阅读 下载PDF 职称材料

穿孔对平纹编织面板蜂窝夹芯结构侧向压缩性能的影响 被引量：12

20

作者 王轩 刘武帅 +2 位作者 余芬 邓云飞 周春苹 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第17期2076-2083,共8页

建立平纹编织面板蜂窝夹芯结构的渐进损伤分析模型来分别研究无损伤面板和单侧面板含穿孔损伤的蜂窝夹芯结构的侧向压缩性能,并将该结果与试验结果进行对照,以验证所建立模型的正确性。考虑到模型具有高度的材料非线性,选用ABAQUS/Expli... 建立平纹编织面板蜂窝夹芯结构的渐进损伤分析模型来分别研究无损伤面板和单侧面板含穿孔损伤的蜂窝夹芯结构的侧向压缩性能,并将该结果与试验结果进行对照,以验证所建立模型的正确性。考虑到模型具有高度的材料非线性,选用ABAQUS/Explicit求解器进行蜂窝夹芯结构准静态侧向压缩性能的模拟,通过编写VUMAT子程序,分别设置面板和芯子的失效准则及刚度退化模型,选用内聚力模型模拟胶层,完成侧向压缩下蜂窝夹芯结构的渐进损伤分析。研究结果表明:无损伤面板的蜂窝夹芯结构侧向压缩强度受面板的屈曲行为控制,含穿孔损伤的蜂窝夹芯结构侧向压缩强度受含穿孔侧面板基体的抗压缩能力控制,且穿孔损伤会严重降低蜂窝夹芯结构的侧向压缩强度。 展开更多

关键词 平纹编织面板蜂窝夹芯结构 渐进损伤分析模型 穿孔 侧向压缩强度

在线阅读 下载PDF 职称材料