开孔碳纤维复合材料层合板的拉伸失效有限元分析

摘要：

基于ABAQUS有限元软件中的二维壳单元和三维实体单元,对铺层角度为[0°/(±45°)3/(90°)3]s的开孔T300/1034-C碳纤维复合材料层合板在拉伸载荷作用下的失效过程进行研究.首先,在ABAQUS有限元软件中建立壳单元和连续壳单元碳纤维复合材料模型,利用自带的2D Hashin准则与退化模型模拟了层内失效.但二维模型没有考虑各层失效间的相互影响,进而通过编写材料子程序VUMAT,引入3D Hashin准则和基于断裂能的等效应力-应变双线性退化方式,采用实体单元模拟碳纤维复合材料的失效行为.通过对三种单元模型进行模拟,结果表明:开孔造成的应力集中会使层合板在拉伸过程中纤维与基体更易失效,成为裂纹源;在层合板失效过程中,都呈现"X形"向"沙漏形"失效发展趋势,最终沿宽度方向断裂;实体模型模拟精度相比于传统壳单元、连续壳单元的偏高更接近实验数值,三种单元模拟极限失效载荷与实验数据相差分别为26.1％,31.1％,8.64％.

关键词：碳纤维复合材料、拉伸失效、Hashin准则、VUMAT、有限元分析

所属期刊栏目：43

分类号：TB33;O346.5(工程材料学)

资助基金：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目;河北省自然科学基金青年基金资助项目

在线出版日期：2022-04-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：397-403