复合材料低速冲击损伤分析及新型界面单元模型

"复合材料低速冲击损伤分析方法 (2012年)，刘德博等人，北京航空航天大学航空科学与工程学院" 这篇2012年的论文关注的是复合材料在低速冲击下的损伤分析，由刘德博、关志东、陈建华和黎增山共同完成。复合材料因其独特的性能在航空、航天等领域广泛应用，但在受到低速冲击时容易产生内部损伤，尤其是层间分层现象，这对结构的完整性构成威胁。因此，研究这种损伤机理并开发有效的分析方法至关重要。 论文提出了一种创新的零厚度界面单元模型，旨在精确预测复合材料在低速冲击和冲击后压缩过程中的分层损伤。这个模型包含了几个关键组成部分： 1. **本构关系建立**：这是理解材料行为的基础，涉及到材料在外力作用下应力与应变之间的关系。在复合材料中，本构关系的建立需要考虑纤维和基体之间的相互作用。 2. **损伤准则**：定义了材料损伤的启动和发展的标准。在本研究中，采用了三维Hashin准则，这是一种广泛用于评价纤维增强复合材料内部损伤的理论，能分别评估纤维和基体的损伤程度。 3. **损伤演化**：描述了材料损伤随时间或载荷的演变过程。在有限元分析中，这通常通过用户子程序实现，如ABAQUS中的VUEL和VUSDFLD。 4. **有限元软件ABAQUS的应用**：作为一款强大的商业化有限元软件，ABAQUS被用来实现上述模型，通过用户自定义单元子程序扩展其功能，以模拟复合材料的复杂行为。 论文中，研究人员应用这个模型对国产碳纤维增强树脂基复合材料（CCF300/5428）进行了低速冲击及冲击后压缩的模拟分析。结果显示，所提出的模型能够有效地预测复合材料在这些条件下的损伤情况，为复合材料的低速冲击损伤分析提供了有价值的工具。 关键词涵盖了复合材料、界面单元、有限元分析、低速冲击和冲击后压缩，反映了论文的研究焦点。论文发表于《北京航空航天大学学报》第38卷第3期，展示了在复合材料力学性能研究方面的重要进展，对于材料科学和工程领域的研究者具有很高的参考价值。