基于局部单元刚度退化的复合材料层合板静力分析

刘亚沣

【摘 要】本文的研究对象是玻璃纤维增强复合材料层合板，本文通过以不同的加载形式及局部单元刚度退化的方法，对层合板在静载荷下的承载能力进行预测精度对比分析，分析结果表明采用局部单元刚度退化的方法有较好的预测精度。

【关键词】复合材料；刚度退化；加载形式；静力分析

目前复合材料结构还缺乏成熟的分析方法和足够的设计与使用经验，应用时需进行积木式验证研究。底层的试片级试验可获得复材基础力学性能参数，并研究可能出现的失效模式。

试片级层合板试验为有限元法提供材料参数，同时有限元法可反过来验证试验结果，从而支撑更高层级结构仿真分析。关于层合板仿真分析的国内外文献，分析对象多为开孔层合板和有初始缺陷的层合板，鲜少对无初始缺陷不开孔的层合板进行仿真分析。无初始缺陷不开孔的层合板静力分析均采用位移加载，避免层合板端部由于三维应力效应过早失效；而无初始缺陷不开孔的层合板疲劳分析则须采用均布力加载，以便进行不同应力比分析，但是三维应力效应会导致层合板提前失效。

因此，为建立一种合适的有限元分析模型，适用于无初始缺陷不开孔的层合板的疲劳分析和静力分析，本文分别采用局部单元刚度退化和全局单元刚度退化两种方法，通过对比位移加载和均布力加载两种形式下的层合板静强度计算结果，优选分析模型。……