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段永照 姚卫星 陈方.面向纤维增强复合材料低速冲击损伤的非线性混合模型[J].南京航空航天大学学报,2018,50(1):16-23
面向纤维增强复合材料低速冲击损伤的非线性混合模型
A Nonlinear Mixed-Mod Model Oriented Low Velocity Impact Damage of FRP
  
DOI:10.16356/j.1005-2615.2018.01.003
中文关键词:  复合材料  低速冲击  渐进损伤演化  Puck准则  剪切非线性
英文关键词:composite  low-velocity impact  progressive damage evolution  Puck failure criterion  non-linear shear
基金项目:
作者单位
段永照 姚卫星 陈方 1.南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室南京, 210016 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 
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中文摘要:
      基于连续介质损伤力学提出了一种纤维增强复合材料(Fiber reinforced polyrner/plastic,FRP)结构低速冲击损伤预测的渐进损伤模型,包含非线性剪应力应变关系和归一化的混合模式基体损伤演化,用来预测复合材料层合板低速冲击损伤。模型区分了纤维拉伸/压缩、纤维间拉伸/压缩4种层内损伤以及层间分层损伤;纤维间损伤起始由Puck失效准则预测,损伤演化由断裂面上的等效应变控制,失效判定时考虑了就位效应对强度的影响;模型中加入单元特征长度以消除计算结果对网格密度的依赖性。以[454/-458/454],[03/45/-45]S和[45/-45/02/90/45/02/-45/45]3三种铺层的复合材料层合板为例,预测了不同冲击能量下复合材料层合板的低速冲击损伤响应参数,试验结果证明了本文模型的有效性。
英文摘要:
      A progressive damage model based on continuum damage mechanics, including a non-linear shear response and a unified mixed-mode intralaminar damage progression, is used to predict low-velocity impact damage of composite laminates. This model can predict four intralaminar damage modes (including matrix cracking and fiber fracture both in tension and compression) and delamination between different layers. The Puck failure criterion is used for capturing damage onset and the damage evolution is controlled by the effective strain on the fracture plane. For damage onset, the lamina′s in-situ effect is taken into consideration, and the characteristic length is used to reduce the mesh dependency. Experimental and numerical results are compared for various impact energies on laminates [454/-458/454],[03/45/-45]S,[45/-45/02/90/45/02/-45/45]3 and prove the capabilities of the model.
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