碳纤维/环氧树脂复合材料缠绕接头拉伸失效机制

郭丽君¹，陆方舟¹，李想¹，蔡登安¹，张庆茂²，陈建农²，刘伟先²，周光明¹

1. 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室2. 成都飞机设计研究所

摘 要：通过试验及数值模拟对碳纤维/环氧树脂复合材料缠绕接头轴向拉伸失效机制进行研究。基于ABAQUS有限元软件,通过连续介质损伤模型及内聚区模型,分别对碳纤维/环氧树脂复合材料缠绕接头各部件及界面进行模拟,编写用户自定义材料子程序（UMAT）,建立复合材料的渐进损伤模型,最终得到碳纤维/环氧树脂复合材料缠绕接头的应力分布和载荷-位移曲线,并与试验结果对比确定结构的失效机制。结果表明:有限元分析所得碳纤维/环氧树脂复合材料缠绕接头损伤部位及失效模式与试验吻合,失效载荷与试验值相差较小,证明仿真分析方法的有效性。通过对比失效模式发现,拉伸载荷作用下,链环是主承力部件,其弧形端部是应力集中处,纤维断裂即从此处开始发生并向外扩展,导致链环断裂及整体结构破坏。

关键词：缠绕接头;复合材料;轴向拉伸;失效机制;内聚区模型;