碳纤维/环氧树脂复合材料缠绕接头拉伸失效机制

作者：郭丽君; 陆方舟; 李想; 蔡登安; 张庆茂; 陈建农; 刘伟先; 周光明^*

来源：复合材料学报, 2020, 37(09): 2163-2172.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20200102.001

• 缠绕接头
• 复合材料
• 轴向拉伸
• 失效机制
• 内聚区模型

通过试验及数值模拟对碳纤维/环氧树脂复合材料缠绕接头轴向拉伸失效机制进行研究。基于ABAQUS有限元软件,通过连续介质损伤模型及内聚区模型,分别对碳纤维/环氧树脂复合材料缠绕接头各部件及界面进行模拟,编写用户自定义材料子程序(UMAT),建立复合材料的渐进损伤模型,最终得到碳纤维/环氧树脂复合材料缠绕接头的应力分布和载荷-位移曲线,并与试验结果对比确定结构的失效机制。结果表明:有限元分析所得碳纤维/环氧树脂复合材料缠绕接头损伤部位及失效模式与试验吻合,失效载荷与试验值相差较小,证明仿真分析方法的有效性。通过对比失效模式发现,拉伸载荷作用下,链环是主承力部件,其弧形端部是应力集中处,纤维断裂即从此处开始发生并向外扩展,导致链环断裂及整体结构破坏。

• 单位
  机械结构力学及控制国家重点实验室; 成都飞机设计研究所; 南京航空航天大学