ABAQUS下层间增韧复合材料层合板低速冲击损伤预测模型验证

该篇文章《层间增韧复合材料层合板低速冲击损伤预测》发表于2013年10月的《南京航空航天大学学报》第45卷第5期。作者谢宗蕻、刘海涵和张子龙来自西北工业大学航天学院，他们针对层间增韧复合材料层合板在低速冲击下的力学行为进行了深入研究。论文的核心内容是建立了一个在ABAQUS分析环境中运行的有限元分析模型，用于评估层间增韧如何影响复合材料层合板在承受低速冲击载荷时的表现。 模型的关键组成部分包括：首先，使用自定义的VUMAT子程序，这个子程序定义了复合材料内部层的材料本构关系，允许模拟四种典型的层内失效模式——纤维拉伸失效、纤维压缩失效、基体开裂失效和基体挤裂失效。这有助于研究人员理解材料在不同应力状态下的响应，并在失效单元中实施刚度折减，以更准确地反映实际性能。 其次，模型在层合板的相邻铺层间引入了层间界面单元，这些单元用于模拟层间的相互作用。作者采用了二次名义应力判据来预测层间分层的初始损伤，这是一种基于应力阈值的方法，当名义应力超过某个临界值时，分层开始出现。而对于分层扩展的判定，则采用混合模式的能量准则，这是能量耗散的一个重要指标，帮助确定分层是否进一步发展。 通过与实测数据的对比，论文验证了所建立的分析方法和模型的准确性和有效性。这种模型对于理解和预测复合材料层合板在实际工程中的耐冲击性能具有重要的指导意义，尤其是在航空航天等对材料强度和韧性有严格要求的领域。 这篇论文不仅提供了理论分析框架，也为层间增韧复合材料在承受低速冲击条件下的损伤控制和优化设计提供了数值工具，对复合材料工程领域的发展具有积极的推动作用。