Z-pins对层合复合材料非对称分层增韧作用参数分析——Ⅱ型层间韧性

利用纤维Z-pins的细观力学模型构造了相应的Z-pin单元,结合考虑一阶剪切变形的梁单元,建立了用于分析含非对称分层采用Z-pins增韧的端部开口弯曲试件(End notched flexure,ENF)的有限元模型,并在分层裂纹面上引入接触单元以防止分析过程中2个分层子梁在端部开口处的相互嵌入。通过数值算例分析了Z-pins对含非对称分层的ENF试件Ⅱ型层间韧性的增强作用。参数分析表明,当分层位置靠近层合板的表面时,Z-pins的增韧作用明显下降,Z-pins对Ⅱ型层间韧性的增强作用主要由2个分层子层中较薄子层决定,但另一分层的厚度也对Ⅱ型层间韧性有一定的影响。     

Z—pins几何分布对其增强复合材料双悬臂梁I型层间韧性的影响

复合材料z—pinning增强技术通过在层合板内嵌人体分比小于5％的z—pins，能大幅度提高层合板的层间断裂韧性，减少因低能量冲击所产生的分层损伤。本文作者基于细观力学模型，构造了相应的z—pin单元；结合梁单元，建立了用于分析含z—pins的双悬臂梁（Double　cantilever　beam，DCB）的有限元模型；在分层裂纹面上引人接触单元以防止分析过程中2个分层子梁在分层前缘处的相互嵌人。通过数值算例分析了z—pins对层间韧性增强效果的影响及其原因。数值计算结果表明，z—pins的几何分布对其增强层间韧性的影响相对较小。     

含椭圆分层损伤复合材料层合板分层前缘接触效应研究

采用基于Mindlin 一阶剪切理论的四节点板单元, 分析了分层前缘闭合接触效应对含椭圆分层复合材料层合板前后屈曲行为的影响。通过在分层区域内引入虚杆单元来防止上、下子板发生相互重叠, 并假设接触区内没有摩擦。结果表明, 分层前缘的闭合接触效应受分层几何形状的影响很大, 当椭圆分层子板的长轴与压缩载荷方向一致时, 闭合接触效应对含分层层合板前后屈曲行为最大。      

T300／QY8911层合复合材料低能量冲击后剩余压缩强度实验研究

本文对Ｔ３００／ＱＹ８９１１层合复合材料低能量冲击后的剩余压缩强度进行了实验研究,采用落锤（自由落体）冲击试验方法预制损伤,并利用Ａ扫描无损检测方法测定了冲击后损伤区的面积然后采用自行研制的板材压缩夹具（可防止试件在压缩过程中的整体失稳）,应用电测技术测定Ｔ３００／ＱＹ８９１１层合复合低能量冲击后剩余压缩中度,半考虑了湿热环境对其影响。     

Z-pins对层合复合材料非对称分层增韧作用参数分析——Ⅰ型层间韧性

假设纤维Z-pins的桥联力与嵌入厚度成正比,建立适于非对称分层(分层位于层合板厚度方向上的任意位置)的Z-pin细观力学模型并构造相应的Z-pin单元,结合考虑一阶剪切变形的梁单元,建立了用于分析含浅部分层采用Z-pins增韧的双悬臂梁(Double cantilever beam,DCB)有限元模型,并在分层裂纹面上引入接触单元以防止分析过程中2个分层子梁在分层前缘处的相互嵌入。通过数值算例分析了Z-pins对含非对称分层的DCB试件Ⅰ型层间韧性的增强作用。参数分析表明,当分层位置靠近层合板的表面时,Z-pins的增韧作用明显下降,其较薄分层子层的厚度是决定Z-pins对Ⅰ型层间韧性增强效果的关键参数。     

Z-pins 几何分布对其增强复合材料双悬臂梁Ⅰ型层间韧性的影响

复合材料Z-pinning 增强技术通过在层合板内嵌入体分比小于5 %的Z-pins , 能大幅度提高层合板的层间断裂韧性, 减少因低能量冲击所产生的分层损伤。本文作者基于细观力学模型, 构造了相应的Z-pin 单元; 结合梁单元, 建立了用于分析含Z-pins 的双悬臂梁(Double cantilever beam , DCB) 的有限元模型; 在分层裂纹面上引入接触单元以防止分析过程中2 个分层子梁在分层前缘处的相互嵌入。通过数值算例分析了Z-pins 对层间韧性增强效果的影响及其原因。数值计算结果表明, Z-pins 的几何分布对其增强层间韧性的影响相对较小。      

开孔碳纤维层合板层间应力分析

针对具有典型铺设角 的开孔碳纤维层合板, 采用三维有限元数值模拟方法, 分析了在单向拉伸载荷作用下孔边附近的层间应力, 讨论了界面层参数对层间应力的影响, 详细给出了典型铺设角之间层间应力的分布规律和最大层间应力产生的位置。结果表明: 对于相同铺设角的界面层, 沿厚度方向的位置影响层间应力的大小, 但不影响分布趋势; 而铺层顺序(如 或 )对层间应力的大小和分布趋势影响则较小。最大层间正应力产生于 的界面层, 位于与拉伸方向成90°的位置, 是外加拉伸应力的51%; 最大层间剪应力产生于 的界面层, 最大层间环向剪应力位于与拉伸方向成74°的位置, 是外加拉伸应力的64%; 而最大层间径向剪应力位于与拉伸方向成66°的位置, 是外加拉伸应力的25%。