基于偏轴强度试验的复合材料失效准则评估

摘要

通过对复合材料单向板及单向铺叠厚板偏轴强度的预测与试验结果的对比研究,评估了5种失效准则对失效载荷及失效模式预测的准确性.使用各准则对Boron/AVCO5505材料单向板在多种偏轴角下的面内拉伸强度进行了计算,得到了极限应力随偏轴角度变化的曲线.对比试验结果,分析了各准则对单向板在复杂平面应力场下失效的预测能力.然后,基于对AS4/3501-6材料200层单向铺叠厚板的偏轴拉伸、压缩强度的计算结果与试验数据,分析了各准则对复合材料厚板在面外及层间耦合应力场下失效的预测能力.结果表明:各准则对单向板偏轴拉伸强度的预测都具有较高的精度,但除Puck、LaRC05准则外,Tsai-Wu、Hashin和Chang-Chang准则均无法很好预测损伤模式转变的界限;各准则对单向铺叠厚板沿面外方向的偏轴压缩强度的预测精度均不足,对面外拉伸强度的预测精度均较高,但预测的强度值随偏轴角增加而增大的趋势与试验结果不符.