层合板界面层的弹簧界面元等效刚度计算模型

摘要

弹簧界面元是一种最常用的层合结构界面脱层数值模拟的计算模型.但目前对应于给定的复合材料层合板界面层,弹簧界面元的长度和等效刚度的确定却没有严格的方法,所以时常因为弹簧元刚度定义的不当而导致脱层数值模拟结果的不稳定甚至计算困难.本文给出了一种基于层合板粘接层的实际厚度和材料特性确定弹簧界面元的长度和等效刚度的计算模型.通过把所给弹簧界面元等效刚度计算模型用于ANSYS中的非线性弹簧单元COMBIN39和COMBIN14,本文对复合材料双悬臂梁(DCB)和端边切口弯曲(ENF)梁的脱层扩展试验进行了有限元数值模拟;所得数值脱层预测结果与试验数据吻合良好.算例也表明,文中所给弹簧界面元长度和等效刚度的计算模型不仅计算简单和准确,并且所给脱层扩展的数值模拟也稳定.