基于内聚单元的复合材料层合板低速冲击损伤的数值模拟

摘要

建立了一套有限元模型来预测复合材料正交层合板由低速冲击载荷引起的层间应力及损伤.采用连续壳单元模拟层合板的各个单层,在复合材料层合板的可能损伤区域设置内聚单元模拟面内基体裂纹和层间分层损伤的起始和扩展.引入层间摩擦力模型模拟层间压缩应力对分层损伤的抑制作用.对于正交层合板,有限元模型准确的模拟了低速冲击载荷引起的分层损伤的面积和形状.数值模拟结果也表明面内基体裂纹与层间分层存在着相互作用关系,基体裂纹影响着分层损伤预测的准确性.有限元模拟结果和试验结果的对比表明,基于内聚单元的有限元模型可以用在复合材料正交层合板低速冲击损伤的数值模拟中.