研究任意多向鋪層層壓復(fù)合材料層間應(yīng)力的有限元分析方法。分別考慮兩種建模方法，一種是采用8結(jié)點(diǎn)等參實(shí)體單元逐層進(jìn)行離散化，每個子層都視為正交異性材料；另一種方法是在子層面內(nèi)采結(jié)點(diǎn)板元進(jìn)行離散化，而在層間采用剛性元和彈簧元進(jìn)行離散化，稱為準(zhǔn)三維模型。計(jì)算實(shí)例為兩種不同鋪層的T300/QY8911碳纖維／雙馬樹脂層壓板條，其中一個板條連續(xù)，另一個含圓孔，均受到面內(nèi)拉伸載衙作用。采用的計(jì)算軟件為MSC. Nastran。計(jì)算結(jié)果表明，在受拉板條的自由邊和孔口附近存在不能忽視的層間應(yīng)力。兩種建模方法有各自的特點(diǎn)，計(jì)算結(jié)果可以互相印證，而后一種方法更加靈活和有更廣泛的適應(yīng)性。
復(fù)合材料層壓板的承載能力往往由于層間破壞而明顯下降，而層間應(yīng)力是導(dǎo)致分層損傷的主要原因。因此確定層間應(yīng)力的大小和分布與鋪層順序和鋪向角的關(guān)系，判斷分層損傷的可能性，對于了解層壓板結(jié)構(gòu)的靜力、疲勞和斷裂特性，進(jìn)而指導(dǎo)鋪層設(shè)計(jì)有重要意
義。
本文關(guān)注多向鋪層的層壓板在面內(nèi)載荷作用下的內(nèi)力分析。各子層由于具有正交異性性質(zhì)和不同的鋪疊方向，在變形連續(xù)的約束下產(chǎn)生集中于自由邊界附近的層間應(yīng)力。基于經(jīng)典層壓板理論的復(fù)合材料板殼分析主要用于分析層壓板的面內(nèi)應(yīng)力分布，不能充分考慮各子層之間的相互作用。解析法和一些修正的二維數(shù)值分析方法很難適應(yīng)結(jié)構(gòu)形式的多樣性以及層壓板鋪疊順序和方向的任意性。因此，基于三維的數(shù)值分析是唯一能夠客觀分析層間應(yīng)力的方法。本文探討兩種三維建模方法，用MSC. Nastran軟件分別計(jì)算光滑和含孔層壓板條的層間應(yīng)力。重點(diǎn)描述本文提出的準(zhǔn)三維建模方法。分析表明準(zhǔn)三維模型行之有效，結(jié)果合理，且具有三維實(shí)體建模不具備的優(yōu)點(diǎn)。
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受面內(nèi)載荷的層壓復(fù)合材料的層間應(yīng)力分析.pdf
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