利用有限元软件Abaqus分别对[0°]8和[0°/45°/90°/-45°]S两种铺层结构的碳纤维层压板复合材料建模, 模拟得到层压板拉伸时的应力-应变曲线,并与试验结果进行了比较; 同时, 基于Cohesive界面单元模拟了层压板在拉伸载荷作用下的层间力学性能及失效模式。结果表明: 模拟得到的应力-应变曲线与试样结果具有较好的一致性; [0°/45°/90°/-45°]S结构层压板因纤维铺层方向的差异而具有明显的界面破坏现象, 而[0°]8结构层压板的分层现象不明显。
所属栏目
物理模拟与数值模拟国家自然科学基金资助项目(11272087)
收稿日期
2013/5/282014/6/3
作者单位
刘坤:东华大学纺织学院, 上海 201620
张发:东华大学纺织学院, 上海 201620
于丽娟:东华大学纺织学院, 上海 201620
备注
刘坤(1988-),男,山东临沂人,硕士研究生。
引用该论文:
LIU Kun,ZHANG Fa,YU Li-juan.Finite Element Analysis of Tensile Properties of Carbon Fiber Laminate Composites[J].Materials for mechancial engineering,2014,38(9):109~112
刘坤,张发,于丽娟.碳纤维层压板复合材料拉伸性能的有限元分析[J].机械工程材料,2014,38(9):109~112
参考文献
【1】
杜善义.先进复合材料与航空航天[J].复合材料学报,2007(1):1-12.
【2】
王泽华.复合材料在高速列车上的应用[J].机械工程材料,2001, 25(10):1-4.
【3】
牛磊, 黄英, 张银铃.高性能纤维增强树脂基复合材料的研究进展[J].材料开发与应用,2012(3):86-91.
【4】
余治国,杨胜春,宋笔锋.T700和T300碳纤维增强环氧树脂基复合材料耐湿热老化性能的对比[J].机械工程材料,2009(6):48-51.
【5】
张培新.复合材料层压板层间应力分析和疲劳寿命估算[D].西安: 西北工业大学, 2005.
【6】
矫桂琼,卢智先,潘文戈,等.分层缺陷对复合材料层压板疲劳性能的影响[J].机械强度,1998(2):64- 66.
【7】
KIM H S, CHATTOPADHYAY A, GHOSHAL A. Characterization of delamination effect on composite laminates using a new generalized layer wise approach[J].Computers & Structures,2003,81(15):1555-1566.
【8】
PARDOEN G C. Effect of delamination on the natural frequencies of composite laminates[J].Journal of Composite Materials,1989,23(12):1200-1215.
【9】
关志东,刘德博,李星,等.基于界面单元的复合材料层间损伤分析方法[J].复合材料学报,2012(2):130-134.
【10】
WANG A S D, CROSSMAN F W. Initiation and growth of transverse cracks and edge delamination in composite laminates Part 1: an energy method[J].Journal of Composite Materials,1980,14(1):71-87.
【11】
KIM R Y, SONI S R. Experimental and analytical studies on the onset of delamination in laminated composites[J].Journal of Composite Materials,1984,18(1):70-80.
【12】
MEO M, THIEULOT E. Delamination modeling in a double cantilever beam [J].Composite Structures,2005,71(3/4): 429-434.
【13】
BALZANI C, WAGNER W. An interface element for the simulation of delamination in unidirectional fiber-reinforced composite laminates [J].Engineering Fracture Mechanics,2008,75(9):2597-2615.
【14】
贾利勇, 贺高, 把余炜. 三维渐进失效模型在层压板失效分析中的应用[C]//第17届全国复合材料学术会议(复合材料力学论坛)论文集.北京: 中国航空学会, 2012:129-135.
【15】
HASHION Z. Failure criteria for unidirectional fiber composite[J].Journal of Applied Mechanics,1980,47(2):329-335.
【16】
PIPES R B, PAGANO N J. Inter-laminar stresses in composite laminates under uniform axial extension[J].Journal of Composite Materials,1970,4(4):538-548.