复合材料T型接头拉伸断裂行为的数值模拟

朱闯锋，夏新华，马学仕

(1. 上海飞机设计研究院，上海 201210； 2. 上海卫星工程研究所，上海201109； 3. 南京航空航天大学航空学院，南京 210016)

碳纤维复合材料得益于比强度高、比模量高、耐腐蚀、易于整体成型等优点，因此兼具了轻质、承载及用于除冰等多功能特性，已广泛应用于航空航天等多个领域[1-5]。然而，碳纤维复材加工难度较大，陈正文等[6]针对大尺寸碳纤维复材飞机蒙皮精密水切割装备的设计难点，阐述了500MPa压力级水射流机组，五轴联动水切割机床等部件的关键技术。任国瑞等[7]从光学性能出发，研制出高轻量化和高刚度复材主次镜连接筒，满足了空间相机对主次镜位置精度和稳定性的要求。针对复合材料卫星杆件，郑传祥等[8]基于微观力学失效理论，优化设计出高比强度的碳纤维复合材料卫星支架二力杆件。

目前，针对碳纤维复合材料T型接头拉伸破坏的数值计算已有很多。Wu等[9]使用内聚力模型有效模拟了拉伸载荷下T700/双马来酰亚胺树脂复合材料T型接头层间界面分层行为；Zhao等[10]基于渐进损伤模型，并将改进的最大应力准则作为损伤萌生判据，预测了复合材料胶接接头三角区拉伸损伤行为，相比较Hashin准则和Tsai-Wu准则，采用改进的最大应力准则预测的初始损伤更接近实验值；盛仪等[11]采用了基于连续损伤力学和内聚力模型的有限元模型模拟了复合材料T型接头拉伸损伤的萌生与扩展行为，与拉伸试验结果吻合较好。上述模拟填充材料裂纹的有限元模型均是采用损伤力学对填充材料破坏进行分析的，然而基于损伤力学并不能够准确地预测裂纹信息。……