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復(fù)合材料結(jié)構(gòu)剩余強度的研究對象主要分為兩類：一類是沖擊損傷后的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，由于沖擊能量的不同，會對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)造成分層、穿透等不同程度的損傷或破壞；一類是含孔的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要，會在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)上開1個或多個孔。Jun-JungXion，S.Sanchez-SaezL，F(xiàn).CesariL3L，ShiXunWang等對沖擊損傷后的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的拉壓剩余強度進行了有限元分析研究，得到了溫度、沖頭直徑、沖擊能量等對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)剩余強度的影響。ChunH.WangLSL，S.Kazemahvaz等對含孔復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的剩余強度進行了研究，得到了單孔及多孔復(fù)合材料結(jié)構(gòu)剩余強度的試驗及有限元分析數(shù)據(jù)。
復(fù)合材料剩余強度的研究方法主要有試驗、工程估算和有限元分析，R.D.S.G.CampilhoL等用有限元方法研究了修補后復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的剩余強度，T.P.PhilippidisL等用理論和試驗研究了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)疲勞引起的剩余強度退化。左惟煒等用TsaiWu張量理論作為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)強度準則計算三維編織復(fù)合材料矩形梁的強度。賈建東、崔海坡等使用不同的材料參數(shù)退化方法對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)強度進行了研究。本文使用TsaiWu張量理論作為強度準則，使用文獻中的材料性能退化方法作為漸進損傷的剛度折減方法，使用Abaqus有限元軟件及USDFLD用戶子程序?qū)瑔慰椎膹?fù)合材料層壓板進行剩余強度研究，得到了與試驗結(jié)果非常接近的有限元分析結(jié)果。
本文研究對象為T700 A9916復(fù)合材料層壓板，由25層厚度為0.15mm的單層板組成，層壓板總厚度為3.75mm，鋪層順序為0/45/-45/45/90/，對于復(fù)合材料層壓板，常用的強度理論有強度理論、TsaiWu張量理論等。本文使用TsaiWu張量理論作為復(fù)合材料層壓板的強度準則。TsaiWu張量理論的高階張量多項式的一般形式在有限元漸進損傷分析過程中，對破壞單元的剛度折減方法有多種，在有限元分析中較容易實現(xiàn)的方法是改變破壞單元的材料屬性，通過降低材料性能以達到降低單元剛度的目的。復(fù)合材料層壓板單元采用的材料性能退化方法如表。1方向為復(fù)合材料層壓板各鋪層的纖維方向，2方向為各鋪層面內(nèi)與纖維方向垂直的方向，3方向為各鋪層的法向。根據(jù)材料性能退化方法，表2中的9種破壞模式可以簡化為6種基本破壞模式，即3個方向拉壓破壞和3個面內(nèi)剪切破壞。這6種基本破壞模式可以任意組合，總共有63種組合破壞模式。在有限元分析中，單元的材料性能不能全為0，故當復(fù)合材料層壓板發(fā)生纖維方向(1方向)拉壓破壞時，彈性模量和剪切模量不能退化為0，在本文的實際應(yīng)用中，彈性模量和剪切模量調(diào)整為原值的0.01%，泊松比為原值的1%。
復(fù)合材料層壓板剩余強度分析的方法有試驗法、工程估算法和有限元法等，其中有限元法成本低、效率高、分析結(jié)果較精確，得到了廣泛應(yīng)用。有限元漸進損傷分析結(jié)合相應(yīng)的強度準則可以模擬復(fù)合材料層壓板的破壞過程，并得到較精確的剩余強度。有限元漸進損傷分析包括應(yīng)力分析、破壞分析、剛度折減三部分。應(yīng)力分析可以得到單元的應(yīng)力；破壞分析是將單元的應(yīng)力代入某種強度準則，計算該單元在當前應(yīng)力狀態(tài)下是否發(fā)生破壞；如果發(fā)生破壞，則根據(jù)破壞模式對單元進行剛度折減，即材料性能退化。
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