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复合材料板件热分层分析及试验验证_冉治国1燕瑛1李剑峰1从强2陈海峰2匡乃航3
北 京 航 空 航 天 大 学 学 报 Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics 复合材料板件热分层分析及试验验证 冉治国 燕 瑛 李剑峰 从 强 陈海峰 (北京航空航天大学 航空科学与工程学院, 北京 100191) (中国空间技术研究院 机械工程技术研究室,北京 100194) 匡乃航 (哈尔滨玻璃钢研究院,哈尔滨 150036) 摘 要: 针对飞行器用复合材料层合板件的热应力分层问题,进行了试验与数值模拟方面的研 究。采用双线性内聚力单元用于模拟层合复合材料的分层现象;通过二次交互应力准则判断复合材料刚 度降的起始点;并同时使用幂指数准则作为材料在混合破坏模式下的失效准则。数值模型中单层复合材 料的力学性能和热膨胀性能分别由在高温(70℃) 、室温(23℃) 、低温(-50℃)环境下的相应测试进行确定。 各复合材料层合试验件在仪器DIL-402C 中经历了相同的温度变化过程,最大温差相差120℃。试验后发 现,对于给定铺层的试验件,其两端中间层发生了层间分层。将数值模拟的结果与试验结果进行对比, 对比结果表明数值分析与试验结果吻合良好,由此也可证明此分析方法的可行性与正确性。 关 键 词:复合材料;内聚力单元;热应力分层;幂指数准则;混合破坏模式 中图分类号:TB332 文献标识码:A 文章编号 Thermal stress induced composite laminate delamination analysis and experiment verifies Ran Zhiguo Yan Ying Li Jianfeng (School of Aeronautic Science and Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China) Cong Qiang Chen Haifeng (Lab of mechanical engineering, China Academy of Space Technology, Beijing 100194, China) Kuang Naihang (Harbin FRP Institute, Harbin 150036, China) Abstract: To solve thermal stress induced delamination in composite laminates that used in flying vehicles, experimental tests and numerical analysis were carried out. Bilinear controlled cohesive elements were adopted to simulate the delamination in laminates, quadratic failure criterion was used to predict the initiation of stiffness softening process, and power law criterion was appli
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