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复合材料结构宏、细观强度破坏分析

陈磊  
【摘要】: 复合材料具有高比强、高比模等许多优越于传统金属材料的性能,在航空航天、国防及民用领域得到了广泛的应用。对于任何一种工程材料来说,建立适当的强度模型,对判断材料的承载情况,保证结构的正常工作与安全都是及其重要的。本文采用基于宏观和细观应力场两种不同方法来进行复合材料结构的损伤和破坏分析。利用细观力学有限元法验证了GMC计算细观应力场的有效性。 对一含孔复合材料结构,采用有限元方法计算得到其宏观应力分布,再由GMC模型得到代表性体积单元的细观应力分布,分别采用基于宏观应力的宏观强度准则和细观应力场对结构的破坏模式进行判断,并进行了对比,验证了GMC模型用于复合材料破坏分析的可行性和有效性。 阐述了复合材料残余应力分析方法,并与GMC模型结合,分析了残余应力对复合材料强度的影响。 利用ANSYS软件为技术平台,采用参数化设计语言,开发了复合材料逐步损伤分析程序,分别采用基于宏观应力的失效准则(最大应力准则及Hashin准则)和基于细观应力的失效准则(基于Huang模型和GMC模型的失效判别方法)对复合材料结构进行了逐步损伤分析,并将各失效准则的分析结果进行对比。


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