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近年來(lái)，許多工作集中于沖擊后層合板的剩余強(qiáng)度研究。Husman等把沖擊后層合板的剩余拉伸強(qiáng)度表述為沖擊能的函數(shù)，并利用該函數(shù)對(duì)沖擊后層合板的剩余拉伸強(qiáng)度進(jìn)行了預(yù)測(cè)。Caprino等提出了一種預(yù)測(cè)剩余拉伸強(qiáng)度的模型，該模型將剩余拉伸強(qiáng)度看作層合板表面壓痕深度的函數(shù)。
上述各種經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ碗m然理論預(yù)測(cè)結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好，但是無(wú)法預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的損傷模式及損傷規(guī)律。El-Zein等把剩余強(qiáng)度看作沖擊損傷面積的函數(shù)，損傷區(qū)域模擬成橢圓形夾雜，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行剩余強(qiáng)度預(yù)測(cè)。Soutis等和Gottesman等提出了兩種不同的預(yù)測(cè)沖擊后層合板剩余強(qiáng)度模型，在其模型中，沖擊后層合板的損傷都被假設(shè)為規(guī)則的幾何形狀。這有兩個(gè)缺點(diǎn)：第一，預(yù)測(cè)精度不高；第二，假設(shè)中的許多參數(shù)需要大量的試驗(yàn)確定。為了克服上述各種模型的缺點(diǎn)，應(yīng)用三維逐漸累積損傷理論對(duì)層合板的沖擊以及沖擊后含損傷層合板在拉伸載荷下?lián)p傷擴(kuò)展的全過(guò)程進(jìn)行有限元分析。取消了以往研究者對(duì)沖擊后層合板損傷狀態(tài)所做的人為假設(shè)，將沖擊后層合板的實(shí)際損傷狀態(tài)直接用于剩余拉伸強(qiáng)度研究，從而提高了剩余強(qiáng)度的預(yù)測(cè)精度。同時(shí)開(kāi)發(fā)了參數(shù)化模擬程序，該程序可以預(yù)測(cè)任意鋪層角度、鋪層厚度的層合板受沖擊后的損傷狀態(tài)以及在拉伸載荷下的逐漸損傷破壞過(guò)程和最終失效載荷。與已有文獻(xiàn)比較，驗(yàn)證了方法及程序的正確性。
本文模型包括兩部分：應(yīng)力分析和失效分析。應(yīng)力分析可以確定在不同的加載階段層合板內(nèi)部的應(yīng)力分布，而失效分析則可以預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生的損傷模式及損傷擴(kuò)展規(guī)律等。
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板受沖擊后的破壞模式主要有四種：基體開(kāi)裂、基體擠壓破壞、分層和纖維斷裂。Hou等在前人基礎(chǔ)上，考慮了各種應(yīng)力對(duì)不同失效模式的影響后，提出包括上述四種主要破壞模式的沖擊損傷失效判據(jù)，Li等均采用其判據(jù)進(jìn)行了層合板的低速?zèng)_擊損傷分析并與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，驗(yàn)證了其合理性，故采用Hou等的沖擊損傷失效準(zhǔn)則。
在拉伸載荷作用下復(fù)合材料層合板的破壞模式主要有四種：基體開(kāi)裂、基纖剪切、分層和纖維斷裂。Tserpes等提出了包括上述四種主要破壞模式的三維逐漸損傷模型并用于接頭的逐漸損傷分析，本文將其擴(kuò)展應(yīng)用于含初始損傷復(fù)合材料層合板的剩余拉伸強(qiáng)度分析。
單元發(fā)生破壞后，該單元的剛度將發(fā)生變化，應(yīng)力在各單元中的分布也隨之改變，因而，參數(shù)退化方法選擇的是否適當(dāng)對(duì)求解的層合板最終強(qiáng)度有很大的影響。Chang等在其二維逐漸損傷模型中采用的參數(shù)退化方式是：只要有失效發(fā)生，就將相應(yīng)的材料常數(shù)退化為0。Tan等則把由不同損傷模式引起的材料剛度下降用不同的損傷內(nèi)狀態(tài)變量來(lái)表示，同時(shí)通過(guò)大量的試驗(yàn)確定這些變量的值。顯然，Tan的參數(shù)退化方式更可靠一些，因?yàn)樗梢愿鶕?jù)不同的失效模式調(diào)整變量的值，從而可以更好地模擬層合板的損傷累積。Tserpes等在對(duì)接頭的逐漸損傷分析中比較了Chang和Tan的兩種參數(shù)退化方式，也證實(shí)了Tan的更合理。Camanho等將Tan的參數(shù)退化方式擴(kuò)展到三維，在對(duì)層合板的沖擊及沖擊后的拉伸破壞全程分析中采用了Camanho的參數(shù)退化方式。
除了預(yù)測(cè)各種損傷模式產(chǎn)生和擴(kuò)展的準(zhǔn)則之外，逐漸累積損傷分析模型還包括判斷層合板何時(shí)不能繼續(xù)承受外載的準(zhǔn)則，即層合板的總體破壞判據(jù)。Chang等和Tan等在對(duì)含孔層合板的逐漸損傷分析中采用的總體破壞判據(jù)為當(dāng)發(fā)生纖維斷裂的單元沿垂直載荷方向擴(kuò)展到板邊時(shí)即認(rèn)為發(fā)生了整板破壞，通過(guò)與試驗(yàn)結(jié)果比較，吻合較好，故本文采用上述準(zhǔn)則作為層合板的總體破壞判據(jù)。
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