含圓孔復合材料層合板在拉伸載荷下的破壞機理

崔海坡，張阿龍

（上海理工大學教育部微創醫療器械工程中心，上海 200093）

0 引 言

纖維增強樹脂基復合材料（以下簡稱復合材料）由于具有比強度、比剛度高和可設計性等特點，在工程結構中得到廣泛應用，對其結構在不同載荷下的損傷及破壞規律等進行研究，具有重要的工程實際意義，因此受到廣泛關注[1-10]。復合材料層合板的破壞是一個復雜的過程，利用逐漸損傷分析的方法，可以較清楚地了解層合板內部發生損傷之后，載荷的重新分布和損傷的相互作用及擴展過程，因此可準確預測層合板的局部與整體變形以及最終破壞載荷。目前，預測層合板內部破壞的逐漸損傷方法大多數是以二維模型為基礎[2-5]。Chang等[2-3]應用二維逐漸損傷模型分別分析了承受拉伸和壓縮載荷時含孔層合板的破壞過程，其失效分析采用了HASHIN準則及YAMADA-SUN準則，預測結果與試驗結果誤差在20%以內。Harris等[5]提出了一種二維逐漸損傷模型，該模型可以用來估算含損傷層合板在拉伸載荷下的剛度降及剩余強度，也可以預測層合板鋪層順序及載荷歷史對損傷擴展和剛度下降的影響。上述二維模型的缺點是無法考慮層間應力對層合板破壞過程的影響。為了對復合材料層合板承載時的損傷破壞歷程有更詳細的了解，必須對其進行三維逐漸損傷分析。Neuyen[8]應用三維逐漸損傷方法分析了復合材料層合板的承載破壞過程，分析時只考慮了基體開裂和纖維斷裂這兩種失效模式，失效分析采用了最大應變準則。……