微细金属Z-pin对复合材料开孔板压缩性能的影响

作者：宋小文; 杜嘉成; 费少华; 丁会明^*; 王金良; 高宇

来源：浙江大学学报(工学版), 2024, 58(01): 197-206.

• Z-pin
• 复合材料
• 参数化建模
• 渐进损伤
• 开孔层合板

通过开孔板压缩试验和建立的参数化多尺度有限元模型，获得微细(φ0.11 mm)金属Z-pin植入体积分数和排布方式对开孔板压缩力学性能和失效行为的影响规律.采用离散实体单元代表Z-pin，选用3D Hashin失效准则判断面内起始损伤，可以有效地模拟结构失效过程中扭结现象的不稳定扩展.结果表明，所有加Z-pin开孔板的压缩强度均低于无Z-pin试样.随着Z-pin植入体积分数的增加，Z-pin与层合板之间的桥联作用增强，加Z-pin开孔层合板压缩强度增加，开孔周围分层损伤区域受到抑制，损伤区域面积最高减小了67%.在相同的体积分数下，Z-pin排布变化对开孔板压缩强度没有显著影响.加Z-pin开孔板有限元模型的模拟结果与试验结果之间的最大相对误差为8.6%.

• 单位
  浙江大学; 流体动力与机电系统国家重点实验室