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復(fù)合材料結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度的研究對(duì)象主要分為兩類(lèi)：一類(lèi)是沖擊損傷后的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，由于沖擊能量的不同，會(huì)對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)造成分層、穿透等不同程度的損傷或破壞；一類(lèi)是含孔的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，會(huì)在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)上開(kāi)1個(gè)或多個(gè)孔。Jun-JungXion，S.Sanchez-SaezL，F(xiàn).CesariL3L，ShiXunWang等對(duì)沖擊損傷后的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的拉壓剩余強(qiáng)度進(jìn)行了有限元分析研究，得到了溫度、沖頭直徑、沖擊能量等對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度的影響。ChunH.WangLSL，S.Kazemahvaz等對(duì)含孔復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的剩余強(qiáng)度進(jìn)行了研究，得到了單孔及多孔復(fù)合材料結(jié)構(gòu)剩余強(qiáng)度的試驗(yàn)及有限元分析數(shù)據(jù)。
復(fù)合材料剩余強(qiáng)度的研究方法主要有試驗(yàn)、工程估算和有限元分析，R.D.S.G.CampilhoL等用有限元方法研究了修補(bǔ)后復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的剩余強(qiáng)度，T.P.PhilippidisL等用理論和試驗(yàn)研究了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)疲勞引起的剩余強(qiáng)度退化。左惟煒等用TsaiWu張量理論作為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度準(zhǔn)則計(jì)算三維編織復(fù)合材料矩形梁的強(qiáng)度。賈建東、崔海坡等使用不同的材料參數(shù)退化方法對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行了研究。本文使用TsaiWu張量理論作為強(qiáng)度準(zhǔn)則，使用文獻(xiàn)中的材料性能退化方法作為漸進(jìn)損傷的剛度折減方法，使用Abaqus有限元軟件及USDFLD用戶(hù)子程序?qū)瑔慰椎膹?fù)合材料層壓板進(jìn)行剩余強(qiáng)度研究，得到了與試驗(yàn)結(jié)果非常接近的有限元分析結(jié)果。
本文研究對(duì)象為T(mén)700 A9916復(fù)合材料層壓板，由25層厚度為0.15mm的單層板組成，層壓板總厚度為3.75mm，鋪層順序?yàn)?/45/-45/45/90/，對(duì)于復(fù)合材料層壓板，常用的強(qiáng)度理論有強(qiáng)度理論、TsaiWu張量理論等。本文使用TsaiWu張量理論作為復(fù)合材料層壓板的強(qiáng)度準(zhǔn)則。TsaiWu張量理論的高階張量多項(xiàng)式的一般形式在有限元漸進(jìn)損傷分析過(guò)程中，對(duì)破壞單元的剛度折減方法有多種，在有限元分析中較容易實(shí)現(xiàn)的方法是改變破壞單元的材料屬性，通過(guò)降低材料性能以達(dá)到降低單元?jiǎng)偠鹊哪康�。�?fù)合材料層壓板單元采用的材料性能退化方法如表。1方向?yàn)閺?fù)合材料層壓板各鋪層的纖維方向，2方向?yàn)楦麂亴用鎯?nèi)與纖維方向垂直的方向，3方向?yàn)楦麂亴拥姆ㄏ颉８鶕?jù)材料性能退化方法，表2中的9種破壞模式可以簡(jiǎn)化為6種基本破壞模式，即3個(gè)方向拉壓破壞和3個(gè)面內(nèi)剪切破壞。這6種基本破壞模式可以任意組合，總共有63種組合破壞模式。在有限元分析中，單元的材料性能不能全為0，故當(dāng)復(fù)合材料層壓板發(fā)生纖維方向(1方向)拉壓破壞時(shí)，彈性模量和剪切模量不能退化為0，在本文的實(shí)際應(yīng)用中，彈性模量和剪切模量調(diào)整為原值的0.01%，泊松比為原值的1%。
復(fù)合材料層壓板剩余強(qiáng)度分析的方法有試驗(yàn)法、工程估算法和有限元法等，其中有限元法成本低、效率高、分析結(jié)果較精確，得到了廣泛應(yīng)用。有限元漸進(jìn)損傷分析結(jié)合相應(yīng)的強(qiáng)度準(zhǔn)則可以模擬復(fù)合材料層壓板的破壞過(guò)程，并得到較精確的剩余強(qiáng)度。有限元漸進(jìn)損傷分析包括應(yīng)力分析、破壞分析、剛度折減三部分。應(yīng)力分析可以得到單元的應(yīng)力；破壞分析是將單元的應(yīng)力代入某種強(qiáng)度準(zhǔn)則，計(jì)算該單元在當(dāng)前應(yīng)力狀態(tài)下是否發(fā)生破壞；如果發(fā)生破壞，則根據(jù)破壞模式對(duì)單元進(jìn)行剛度折減，即材料性能退化。
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