复合材料层合板低速冲击损伤的FEA模型验证

本文主要探讨了"复合材料铺层板在低速冲击作用下的损伤的有限元分析"这一主题，发表于2006年的上海交通大学学报，由张彦、来新氏、未平和梁新华四位作者合作完成。他们针对纤维增强树脂基复合材料层合板的特性，设计了一种有限元模型，旨在模拟这种材料在横向低速冲击条件下的损伤和变形行为。 在研究过程中，作者首先针对层内损伤，基于Hashin失效准则，采用了应变作为描述参数，构建了一个单层板的渐进累积损伤本构模型。这有助于理解在反复的低速冲击下，纤维和树脂如何逐步积累并最终导致失效。Hashin失效准则是材料失效理论中的经典模型，它考虑了材料的多场失效机制，适用于多种复合材料。 对于层间脱层损伤，作者采用界面单元来模拟粘接区域，这种方法利用力与相对位移作为材料模型的基础，构建了各向同性脱层损伤模型。他们巧妙地结合了传统的应力失效准则和断裂力学的能量释放率准则，以此来定义界面损伤的动态演化过程。能量释放率是衡量材料断裂过程中的能量消耗的重要参数，能够提供更精确的损伤评估。 该计算模型通过ABAQUS/Explicit这款流行的有限元软件中的材料模型用户子程序得以实现。ABAQUS是一款强大的数值模拟工具，广泛应用于结构力学分析，尤其是复合材料领域的研究。 研究者将此模型应用到一种铺层方式为(04，904)S的碳纤维增强环氧树脂基复合材料层合板上，分析了其在不同横向低速冲击下的性能。通过数值仿真，他们获得了预期的损伤和变形预测，并将其与实际实验结果进行了对比，以验证模型的有效性和准确性。这样的对比是科研中检验理论模型实用性的关键步骤。 这篇论文深入研究了复合材料在特定工况下的损伤行为，为设计和优化复合材料结构提供了重要的理论支持，对于提高复合材料的抗冲击性能具有重要意义。同时，其方法和技术也为其他领域类似问题的研究提供了有价值的参考。