基于细观力学的大开孔层合板缝合补强力学性能计算的新方法

作者：潘斌; 张桂明; 孙子恒; 郭万涛; 王继辉^*; 肖雪瑞

来源：复合材料学报, 2019, 36(06): 1447-1456.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20180905.001

• 大开孔层合板
• 缝合补强
• 针脚损伤
• 单胞模型
• 纤维弯曲
• 有限元分析

从细观力学的角度出发,考虑了面内纤维弯曲及富树脂缺陷,建立了大开孔层合板缝合补强孔边针脚损伤的单胞模型。建立了纤维弯曲函数,推导了纤维弯曲区域的纤维体积分数及纤维弯曲角度。基于复合材料力学分析方法,计算得出了单胞的材料弹性常数。研究表明:缝合导致单胞面内纤维最大弯曲角不超过20°,单层板纵向杨氏模量减小,横向杨氏模量、剪切模量及泊松比均增大,变化幅度均在-8%～20%之间;且对于大开孔层合板缝合补强而言,针距变化引起的材料性能变化相对边距大许多。由上述计算结果,建立了一种缝合补强大开孔层合板力学性能计算的新方法,同时引入针孔模拟针脚处的应力集中现象,结果表明:缝合会造成层合板面内力学性能降低,并且对面内的压缩性能影响大于对面内拉伸性能的影响。

• 单位
  武汉理工大学; 中国船舶重工集团公司第七二五研究所