车用复合材料层合板在弯曲载荷下损伤行为分析

孟翔耀，董万鹏

（201600 上海市 上海工程技术大学）

0 引言

1970 年后纤维增强金属复合材料出现，因其不光具有金属材料良好的导电传热性能，而且具备纤维复合材料比模量大、耐腐蚀等优点，被大规模运用于航天航空工业、船舶制造、高端汽车制造等领域。

在对复合材料的研究中，堵同亮[12]建立了编织复合材料成形的数值模型，并研究了铺层角度对成型性能的影响；贾利勇[14]基于ABAQUS软件，采用多次计算的刚度衰减方式，设计了基于应变的Chang-Chang失效准则VUMAT子程序，预测了冲击损伤后的复合材料抗拉强度。

复合材料因其各向异性材料纤维与基体分布的随机性，在力学性能分析和材料损伤失效预测方面受到很大的限制，也缺乏对复合材料宏观形变过程中材料损伤演化与断裂失效的认识。本文通过ABAQUS 采用Hashin 失效准则与内聚力损伤模型结合的方式提出一种预测复合材料宏观力学性能与损伤失效的模型，并通过该模型分析铺层方向对纤维增强铝合金层合板力学性能的影响。

1 材料模型

1.1 层合板失效模型

Hashin 准则作为复合材料损伤准则被广泛运用在预测纤维和基体的拉伸、压缩损伤，考虑到三维应力状态的Hashin 准则形式为纤维拉伸/压缩失效[1]，具体表达如下：

纤维拉伸失效（σ11>0）

纤维压缩失效（σ11<0）

基体拉伸失效（σ22≥0）

基体压缩失效（σ22≤0）

式中：Xt——单层板的纵向拉伸强度；Xc——单层板的纵向压缩强度；Yt——单层板的横向拉伸强度；Yc——单层板的横向压缩强度；Sl——单层板的纵向剪切强度；St——单层板的横向剪切强度；α……