复合材料疲劳分层的界面单元模型

喻溅鉴¹，周储伟²

(1.中国直升机设计研究所结构强度室,景德镇,333001;
2.南京航空航天大学航空宇航学院,南京,210016)

摘要:提出一种三维黏聚力界面损伤模型, 可以描述单调和交变载荷下层合复合材料混合型的分层损伤. 损伤用界面所经历过的最大位移间断来定义, 交变荷载下一个周期的加、卸载过程均考虑有损伤积累, 模型还考虑了单调和疲劳损伤的门槛效应和交变载荷下裂纹的闭合效应. 建立了包含该界面损伤模型的初始无厚度八节点等参界面单元, 并引入加速损伤的算法, 用一次计算循环代替若干次实际循环, 提高计算效率. 用该单元模型对某复合材料动部件疲劳分层裂纹的形成和扩展进行了模拟, 得到了分层裂纹前沿界面局部损伤和结构疲劳分层的发展规律, 模型预测的裂纹长度一荷载循环次数对数(α-logN)曲线和结构剩余刚度与试验数据吻合.

关键词:层合复合材料; 疲劳分层; 损伤累积; 黏聚力模型; 界面单元; laminated composite; fatigue delamination; damage accumulation; cohesive model; interface element;

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