压缩荷载下AGS结构分层损伤数值模拟与可视化

"含分层损伤AGS起裂和扩展过程数值模拟 (2008年)" 本文主要探讨了在压缩荷载下先进复合材料格栅加筋结构(AGS)在后屈曲阶段的分层损伤起裂和扩展的数值模拟方法。作者首先基于一阶剪切变形理论和Von Karman几何非线性关系建立了一个AGS结构的后屈曲有限元分析模型。这一理论考虑了结构在大变形条件下的行为，对于理解AGS在受压时的响应至关重要。 接着，文章采用了总能量释放率准则来分析分层损伤的扩展。这是一种利用能量平衡原理判断裂纹是否扩展的方法，其中虚拟裂纹闭合法(VCCT)被用来模拟裂纹的形成和增长。此外，通过自适应网格技术和动态的网格调整，能够更精确地捕捉分层损伤的动态演变过程，同时考虑了分层前缘的接触效应，这在实际问题中是不可忽视的关键因素。 文章还利用OpenGL进行了分层损伤扩展的动态可视化，使得研究结果更加直观易懂。通过具体的算例，研究了肋骨相对于分层中心的位置以及蒙皮的铺层方式如何影响AGS结构的分层起裂和扩展过程，这对于理解和预测结构的承载能力具有重要的指导意义。 该研究针对的是AGS结构，这种结构因其环境适应性、低成本制造和高效性能在航空航天领域得到了广泛应用。然而，由于制造过程中的缺陷和服役期间的损伤，如蒙皮分层和基体开裂，其性能会受到影响。因此，对这类损伤的准确模拟和分析对于结构的安全性和寿命评估至关重要。 文章指出，尽管过去20年中，AGS的成型技术、分析理论和优化设计已有显著进步，但对外来物低速冲击导致的内部损伤，尤其是目视不可见的损伤，仍然存在挑战。本文的研究成果为AGS结构的损伤预测提供了新的工具和见解，有助于提升结构设计的可靠性和安全性。 关键词涉及到：先进复合材料格栅加筋结构(AGS)、后屈曲、总能量释放率准则、分层起裂和扩展、OpenGL动态可视化。文章由国家自然科学基金和国家"九七三"重大基础研究计划资助完成。