碳纤维复合材料开孔层合板压缩损伤预测和模型比较

唐荆^1,2,3,4，陈啸⁵，杨科^1,2

1. 中国科学院工程热物理研究所2. 中国科学院大学3. 国家能源风电叶片研发(实验)中心4. 中国科学院风能利用重点实验室5. 丹麦科技大学风能学院

摘 要：针对平面和弧面开孔层合板采用Abaqus有限元软件建立了壳单元、壳-胶层混合单元以及壳-实体混合单元有限元模型,并分别采用通用的Abaqus内置程序和自定义的用户子程序进行层合板压缩损伤分析。模型选取Hashin、改进Tsai-Wu和Quads失效准则分析了两种层合板在开孔压缩过程中的屈曲变形、层内失效及分层,并与文献中的试验进行对比。结果表明,本文所建的五种模型对弧面开孔层合板的强度预测误差均小于7%,且能捕捉到圆孔周围损伤起始以及承载力下降。仅依靠Abaqus程序内置Hashin失效准则的壳模型即可为弧面开孔层合板提供较为简单高效的强度评估,但在平面开孔层合板中采用改进Tsai-Wu失效准则的自定义子程序对强度和损伤预测更为可靠。

关键词：复合材料;开孔压缩;有限元模型;渐进损伤分析;失效准则;