復合材料層合板準靜態(tài)壓痕損傷實驗研究與數(shù)值分析 - 碩士

1、西北工業(yè)大學碩士學位論文復合材料層合板準靜態(tài)壓痕損傷實驗研究與數(shù)值分析姓名:李禹申請學位級別:碩士專業(yè):固體力學指導教師:張博平20060222 西北工業(yè)大學碩士學位論文第二章計算方法及損傷判據(jù)2.1.2彈性矩陣實驗得到的力學性能參數(shù)是沿材料的主方向(1,2,3,需要通過二次轉(zhuǎn)軸到整體坐標(X,Y,Z如圖2.卜3所示?？?圖2.卜3材料主軸與局部及整體坐標軸材料主方向上應(yīng)變一應(yīng)力關(guān)系為或表達為、|E、-VI2|Elv13fE、OOOv2l/易1/E2-V23ElOOO-V3t|E3一v3l|E31E;OOl/G231/G,1O1/G,2=陋】盯(2.14=【C怡(2.15式中陋】為柔度陣,相應(yīng)

2、彈性矩陣為【c】=Is。設(shè)纖維方向與局部坐標間的夾角為療,如圖2.卜3所示,向局部坐標系轉(zhuǎn)換矩陣為:歷鞏以奶伽m 兩北工業(yè)大學碩士學位論文第三章層臺板準靜態(tài)掛痕損傷數(shù)值仿真 (c圖3.卜3層板損傷的掃描結(jié)果(a橫向靜態(tài)壓痕損傷C掃描結(jié)果(b橫向靜態(tài)壓痕損傷B掃描結(jié)果(c層板損傷區(qū)域的三位掃描結(jié)果.28- (a(b圖3.23層板橫向壓痕損傷的模擬結(jié)果(bc點載荷F層板的損傷結(jié)果(c(aB點載荷下層板的損傷結(jié)果(C點載荷下層板的損傷結(jié)果圖3.2-3是將層板所有鋪層損傷進行投影后的結(jié)果(只取模型中心的部分單元,圖中灰色單元代表損傷的單元。將圖3.2-3(C同圖3.1-3(a損傷的掃描結(jié)果進行比較,可

3、以看出模擬結(jié)果與實驗結(jié)果吻合較好。100董婆萎l o B06040Ia l,a l I口ol l I_口【】oa口口口l。B I:l0246日1D121416Squsnce of Layer圖3.2-4各鋪層損傷面積的計算結(jié)果 圖3.2-4是各鋪層損傷面積的計算結(jié)果,從上圖中可以看出層板中鋪層的損 西北工業(yè)大學碩士學位論文第四章含壓痕損傷層臺板剩余強度數(shù)值計算 圖4.卜2壓縮夾具示意圖表4.1含壓痕損傷試件面內(nèi)壓縮強度試件狀況完好含壓痕損傷試件號l234567B m,”54.9054.9054.9054.9054.9054.9054.90109.80109.80109.80A mm2109.8

4、0109.80109.80109.80只KN45.0546.3243.0234.2830.8232.8033.27410.342l_9391.8312.2280.7298.7303.0盯。MPa在上表中b為試件寬度,A為層合板的橫截面積。因此有對完好試件:dr。=408MPa含損傷試件:drxc=299MPa后者為前者的0.733。4.2含壓痕損傷層合板剩余強度數(shù)值分析4.2.1計算模型在數(shù)值模擬計算面內(nèi)壓縮的過程中,本章仍然采用圖3.2-1所示的模型,網(wǎng) 薅巍工塹夫攀磷士學擅逾文薰鞠章禽篷痰鐨接基金馥潮采強疰數(shù)譙諦篝 霪4。2-4(aLoad Step=3Load=26400N04碧建老勢糍

5、X XX XX X圖4.2-4(bLoad Step=3Load=26400N0。層擯傷囂域黲揀 囤4.2-5(8Load Step=l t Load=28400N04層成力分耀乓隼-西北工業(yè)大學碩十學位論文第四章含壓痕損傷層合板剩余強度數(shù)值計算XXXXX X例4.2-5(bLoad Step=11Load:28400N06層損傷區(qū)域形狀 圖4.2-6(aLoad Step=14Load=29400N0。層應(yīng)力分布X圖4.2-6(bLoad Step=14Load=29400N0。層損傷區(qū)域形狀-43-要j:三些盔蘭翌圭蘭竺鯊三墨:!耋童謄墨望望量童堡型金堡墨莖竺j土蘭 圖4.27(aLoad Step=19Load=30400N0。層應(yīng)力分布XX XXX圖4.2-7(bLoad Step=19Load=30400N0。層損傷區(qū)域形狀從圖4.24圖4.2-7可以看出由于含壓痕損傷區(qū)域的剛度下降,使得承載能力下降,導致周圍區(qū)域出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中,應(yīng)力的最大值出現(xiàn)在垂直與加載方向中軸線的兩端。正是由于這樣原因,新的損傷發(fā)生在預制損傷區(qū)的附近,損傷沿垂直于加載方向中軸線向外擴展。下表顯示了破壞載荷的計算結(jié)果相對