鲁国富
,
刘勇
,
张呈林
复合材料学报
基于虚拟裂纹闭合技术(VCCT),建立了复合材料层合板层间裂纹尖端的应变能释放率(SERR)三维有限元计算模型.该模型考虑了裂纹尖端大转动和离散单元形状变化对应变能释放率计算的影响,修正了裂纹尖端应变能释放率的计算方法.利用该模型计算了裂纹长度为15 mm和35 mm时纯Ⅰ型和纯Ⅱ型的应变能释放率,纯Ⅰ型应变能释放率分别为207 J/m2和253 J/m2;纯Ⅱ型应变能释放率分别为758 J/m2和1040 J/m2;计算值与试验值吻合得很好.同时,该模型计算了混合型不同比值R=(GⅡ/GⅠ+GⅡ)的长裂纹层合板层间断裂过程的应变能释放率,其中Ⅰ型和Ⅱ型应变能释放率计算值与试验平均值的最大误差为11.4%,最小误差为0.4%.该模型能有效计算裂纹尖端的应变能释放率.
关键词:
虚拟裂纹闭合技术
,
应变能释放率
,
复合材料层合板
,
有限元分析
孟令兵
,
陈普会
复合材料学报
提出一种基于虚拟裂纹闭合技术的界面元模型,用以模拟复合材料的分层破坏和预测结构的承载能力.界面元被嵌入在模型分层扩展路径上,计算结构的能量释放率,结合幂指数破坏准则,模拟复合材料的分层扩展.对由于裂尖单元长度不同所带来的分析误差进行了适当的修正,以降低网格粗细变化所带来的不利影响.为了检验该界面元的可靠性,分别将其应用于对双悬臂梁(DCB)模型、端边切口(ENF)模型和混合模式弯曲(MMB)模型的分层扩展分析中.计算结果与解析解基本吻合,从而验证了采用该界面元模拟复合材料分层破坏的可行性.用该方法对3个含有不同初始损伤复合材料T型接头的界面拉脱分层破坏进行数值模拟,计算结果与试验数据吻合良好.
关键词:
虚拟裂纹闭合技术
,
界面元
,
复合材料
,
分层
,
二次开发
王伟
,
陈普会
,
李念
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160307.002
为研究离位增韧对复合材料加筋板结构承载性能的影响,首先,分别对未离位增韧和离位增韧复合材料帽型长桁加筋板进行了三点弯曲试验,比较了2种加筋板的初始分层载荷、极限载荷以及试验现象;然后,利用ABAQUS建立了三维渐进失效模型,考虑长桁-蒙皮界面和复合材料层合板的失效,对界面的分层机制和蒙皮的失效过程进行了分析.结果表明:有限元结果与试验结果吻合较好,离位增韧仅能略微提高界面的初始分层载荷,但对极限载荷有较大提升;在分层起始阶段Ⅰ型拉伸模式占主要作用,随着分层不断扩展,Ⅱ型剪切模式占比持续增加,而剪切模式的高韧性正是离位增韧界面具有良好性能的重要原因.所得结论表明离位增韧界面有良好的抗剥离性能,且在剪切方向上的表现尤为突出.
关键词:
离位增韧
,
加筋板
,
三点弯曲试验
,
粘接元
,
虚拟裂纹闭合技术
彭惠芬
,
夏晔
,
周立明
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160315.012
利用区间B样条小波良好的局部化性能,将内聚力模型(CZM)引入小波有限元法(WFEM)数值分析中,以区间B样条小波尺度函数作为插值函数,构造小波内聚力界面单元,推导了小波内聚力界面单元刚度矩阵,基于虚拟裂纹闭合技术(VCCT)计算界面裂纹应变能释放率(SERR),采用β-Κ断裂准则,实现界面裂纹扩展准静态分析。将 WFEM和传统有限元法(CFEM)的 SERR 数值分析结果与理论解进行比较,结果表明：采用WFEM和CFEM计算的SERR分别为96.60 J/m2和101.43 J/m2,2种方法的SERR数值解与理论解相对误差分别为1.85%和3.06%,这明确表明WFEM在计算界面裂纹扩展方面能用较少单元和节点数获得较高的计算精度和效率。在此基础上,探讨了界面裂纹初始长度和双材料弹性模量比对界面裂纹扩展的影响,分析结果表明：界面裂纹尖端等效应力随界面裂纹初始长度的增加而增加；双材料弹性模量比相差越大,界面裂纹越易于扩展,且裂纹扩展长度也越大,因此可通过调节双材料弹性模量比来延缓界面裂纹扩展。
关键词:
内聚力模型
,
小波有限元
,
界面裂纹扩展
,
虚拟裂纹闭合技术
,
应变能释放率
