纤维增强复合材料薄壁圆管扭转失效分析

来源期刊：复合材料学报2016年第10期

论文作者：孙伟 关志东 黎增山 蒋思远 贾云超

文章页码：2187 - 2196

关键词：扭转失效;非线性屈曲;裂纹扩展;层间分层;初始缺陷;

摘    要：对碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)薄壁圆管的扭转屈曲、失效载荷和失效模式进行了试验和数值模拟。试验观察圆管在扭矩作用下的3种失效模式,分析了不同失效模式的特征和机理。考虑圆柱壳的初始缺陷和非线性屈曲等因素,利用ABAQUS建立了圆管屈曲和损伤的有限元模型。结果表明:屈曲诱发圆管表面微裂纹的产生和扩展,对圆管的失效有着加速作用;扭转失效过程中圆管层间应力较低,层间分层主要由管壁突然的破坏产生;圆柱壳的初始缺陷对屈曲和失效载荷的模拟影响较大,本文通过对比计算结果和试验数据确定了圆管的初始缺陷系数;损伤模型的数值模拟结果与试验数据相一致,验证了有限元模型的有效性。