一种改进的内聚力损伤模型在复合材料层合板低速冲击损伤模拟中的应用

于飞; 陈向明; 张阿盈; 周储伟

doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150505.001

一种改进的内聚力损伤模型在复合材料层合板低速冲击损伤模拟中的应用

1.
中国飞机强度研究所, 西安 710065;
2.
南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室, 南京 210016

基金项目: 航空科学基金(20120923002);国家留学基金(11272147)

详细信息

通讯作者:
于飞, 硕士, 工程师, 研究方向为复合材料结构强度试验与数值仿真技术. E-mail: yf881031@163.com

中图分类号: TB332
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出版历程
- 收稿日期: 2015-01-04
- 刊出日期: 2015-12-14

Application of modified cohesive zone damage model in damage simulation of composite laminates subject to low-velocity impact

1.
AVIC Aircraft Strength Research Institution, Xi'an 710065, China;
2.
State Key Laboratory of Mechanics and Control of Mechanical Structures, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China

摘要

摘要: 针对传统内聚力损伤模型(CZM)无法考虑层内裂纹对界面分层影响的缺点, 提出了一种改进的适用于复合材料层合板低速冲击损伤模拟的CZM.通过对界面单元内聚力本构模型中的损伤起始准则进行修正, 考虑了界面层相邻铺层内基体、纤维的损伤状态及应力分布对层间强度和分层扩展的影响.基于ABAQUS用户子程序VUMAT, 结合本文模型及层合板失效判据, 建立了模拟复合材料层合板在低速冲击作用下的渐进损伤过程的有限元模型, 计算了不同铺层角度和材料属性的层合板在低速冲击作用下的损伤状态.通过数值模拟与试验结果的对比, 验证了本文方法的精度及合理性.
- 低速冲击 /
- 内聚力模型 /
- 层内裂纹 /
- 渐进损伤 /
- 有限元模拟
Abstract: In order to overcome the disadvantage of traditional cohesive zone damage model (CZM) that it cannot present the effect of intralaminar cracks on delamination interface, a modified CZM has been developed for simulation of damage process of composite laminates subject to low-velocity impact. By means of the modification of the damage initiation criteria of cohesion constitutive model used in interface element, the influences of damage status and stress distribution of matrix and fiber in neighboring interface layers on interlaminar strength and delamination propagation have been taken into account. The proposed model, combined with intralaminar failure criterion, was implemented to ABAQUS as a user defined subroutine VUMAT to simulate the progressive damage process of composite laminate under low-velocity impact. In order to valid the accuracy and rationality of this method, the damage status of composite laminates with different ply orientations and material properties are compared with test results.
- low-velocity impact /
- cohesive zone model /
- intralaminar crack /
- progressive damage /
- finite element simulation

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施引文献(25)

期刊类型引用(9)

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