基于LSDYNA的复合材料层合板低速冲击损伤研究.pdf

节选段落一：
1损伤分析模型
总体来讲，复合材料层合板的低速冲击损伤模
式可分为层内损伤(基体开裂、基体挤压破坏、纤维
断裂等)和层间损伤(分层)。
1．1层内损伤模型
层内损伤的分析采用基于传统应力强度理论
的预测模型。该模型是以材料内部某点处的应力
水平或一定区域的平均应力水平作为失效准则来
判定损伤的产生。


节选段落二：
其材料力学性能下降，需要使用适当的材料刚度
退化方式，对损伤区域的材料性能进行调整。
1．2分层损伤模型
大量研究结果表明，复合材料层合板的分层损
伤仅在纤维铺设角度不同的两相邻子层之间的界
面处产生、扩展【8J。因此，在可能发生分层的子层
间引入一层厚度极薄界面单元，通过界面单元的失
效破坏，可以真实有效地模拟预测分层损伤的产
生，及其扩展过程。·
如1图所示为一典型三维界面单元，它由连接
对应的上下子层的两个表面构成[7】。由于界面层
非常薄，初始界面单元的上表面和下表面对应节点
问的距离非常小j其中局部坐标系e，为界面单元的
厚度方向，该方向的界面力P。


节选段落三：
在进行复合材料层合结构低速冲击损伤的
数值模拟时，更倾向于使用基于板壳理论的层合
板理论，而不采用三维弹性力学理论，因为使用
三维体单元的仿真分析将会大大增加计算量，尤
其是复杂结构，以及存在多处损伤的问题。因
此，子层结构的有限元模型采用壳单元来建立，
壳单元沿厚度方向设置多个积分点，每个积分点
表示相应的一层复合材料单层板(如图4)。这样
可以方便地对层合板中每一层单层板的损伤状
态进行分析，并且不会显著增加模型规模。
(2)粘结不同纤维铺设角度相邻子层的界面层
面内积分点 节点2
壳厚度
每个积分点表
示一层单层板
壳单元参考面
图4壳单兀建立于层结构不意图
结构。