[发明专利]一种层间增韧复合材料损伤与演化失效的计算方法

摘要

本发明将一种能反映无纺布层间增韧的物理模型，引入到纤维复合材料的破坏分析中，建立了预测无纺布层间增韧复合材料分层损伤产生与演化失效过程的计算方法。本发明通过对层间增韧复合材料I型破坏进行测试，获得增韧层材料的基本参数，建立反映增韧层真实厚度的复合材料分层破坏模型，采用有限元分析方法，低成本、高效率地分析无纺布层间增韧复合材料的损伤演化的规律，获得最佳增韧参数，为研究无纺布层间增韧机理提供支撑。

主权项

1.一种无纺布层间增韧复合材料损伤与扩展演化的计算方法，其特征在于步骤如下：(1)选取无纺布层间增韧复合材料试样，该试样由上、下层纤维复合材料和中间无纺布增韧层构成的三明治结构，用双悬臂梁弯曲试验测试无纺布层间增韧复合材料的力学性能；(2)确定增韧层在受外力加载过程中刚度K的变化模式，K＝Kn(1‑dn)，其中，Kn为材料完好时的刚度，即应力‑位移曲线出现损伤前的斜率，dn为损伤变量；(3)选取能够反映无纺布增韧层损伤演化过程的损伤变量方程，其中，为界面材料点完全失效(即d_n＝1)时的单元节点的分离位移，为加载过程中的节点的界面分离位移，为损伤开始(即d_n＝0)时的界面分离位移；(4)构建能够反映无纺布增韧层厚度的本构方程：其中δ为分离位移，为名义应力，P为轴向载荷，A为该载荷下的初始截面面积，为界面刚度，t_interlayer为桁架长度，即界面材料的初始厚度，E为材料弹性模量，形成无纺布层间增韧复合材料分层损伤产生与扩展的力学模型；(5)设置与HB7402‑96标准相同的边界条件，ABAQUS主程序加载位移，采用有限元分析方法对无纺布层间增韧复合材料分层过程进行计算求解，得到模拟的复合材料损伤与演化数据；(6)将模拟结果与标准试验结果对比，验证有限元模型的有效性；(7)采用控制变量法，改变无纺布增韧层性能参数，得到无纺布层间增韧复合材料的分层损伤演化规律。