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摘要：纤维增强复合材料因其具有比强度高、比刚度大和材料性能可设计的特点,使得其在许多重要结构中得到了运用,并且成为最具有进展前途的新型结构材料之一。可是层合复合材料的层间性能低的特点严重的制约了该种材料的广泛运用,其破坏的主要形式是分层,由此如何提升层合复合材料的层间韧性和抗分层能力已经成为各国学者关注的焦点。所以,复合材料层合板分层裂纹扩展的有限元浅析具有重要的论述作用和运用价值。建立了板内浅埋分层损伤复合材料层合板的三维有限元模型。在考虑几何非线性和接触非线性的情况下,采取混杂方式下通用裂纹扩展准则和虚拟裂纹闭合技术浅析了复合材料层合板的分层裂纹扩展历程。在分层界面引入接触单元,在分层前缘预开裂路径上利用节点双编号的策略,预先将双节点进行耦合处理,采取节点分离法模拟分层的动态扩展。在计算历程中首先计算分层前缘沿能量释放率分布,当某个节点的能量释放率满足裂纹扩展条件时,解除该节点的耦合,通过一种非线性弹簧单元来模拟层间短纤维使之达到引入短纤维桥联力的作用,通过转变弹簧的拉伸刚度和剪切刚度来修正短纤维桥联力,避开了复杂的迭代计算历程。结果表明：开裂主要发生在垂直载荷作用的区域,且受铺层角度的影响；层间短纤维延缓了分层扩展,增韧效果显著。关键词：复合材料层板论文分层论文层间短纤维增韧论文能量释放率论文
摘要5-6
Abstract6-8
目录8-10
第1章 绪论10-18
1.1 引言10-13
1.2 探讨近况13-15
1.3 本论文主要工作15-18
第2章 基本论述18-32
2.1 非线性几何方程18-21
2.1.1 全量形式的非线性几何方程19-20
2.1.2 增量形式的非线性几何方程20-21
2.2 接触非线性21-22
2.3 本构联系22-25
2.3.1 全量形式的本构联系22-24
2.3.2 弹性系数阵的坐标变换24-25
2.3.3 增量形式的本构联系25
2.4 非线性有限元方程25-29
2.4.1 单元位移函数25-27
2.4.2 非线性平衡方程的求解策略27-29
2.5 屈曲特点方程29
2.6 本章小节29-32
第3章 复合材料层合板的分层扩展模拟32-52
3.1 复合材料层合板的能量释放率的计算32-37
3.2 复合材料层合板的分层扩展历程浅析37-42
3.3 模型简化对计算结果的影响42-44
3.4 边界条件对能量释放率的影响44-47
3.5 纤维铺设角度对能量释放率和分层扩展的影响47-51
3.6 本章小节51-52
第4章 层间短纤维增韧复合材料层板分层扩展探讨52-64
4.1 引言52
4.2 层间短纤维模型建立52-53
4.3 层间短纤维桥联力对能量释放率的影响53-55
4.4 层间短纤维对分层扩展的影响55-62
4.4.1 层间短纤维桥联力对层合板分层扩展的影响56
4.4.2 层间短纤维使能量释放率阈值的转变对层合板分层扩展的影响56-59
4.4.3 层间短纤维考虑综合因素后对层合板分层扩展的影响59-62
4.5 本章小结62-64
第5章 结论及展望64-66
5.1 结论64
5.2 展望64-66