开孔碳纤维复合材料层合板的拉伸失效有限元分析

作者：陈小辉; 张珩; 刘明月; 侯东晓

来源：东北大学学报(自然科学版), 2022, 43(03): 397-403.

• 碳纤维复合材料
• 拉伸失效
• Hashin准则
• VUMAT
• 有限元分析

基于ABAQUS有限元软件中的二维壳单元和三维实体单元，对铺层角度为[0°/(±45°)3/(90°)3]s的开孔T300/1034-C碳纤维复合材料层合板在拉伸载荷作用下的失效过程进行研究.首先，在ABAQUS有限元软件中建立壳单元和连续壳单元碳纤维复合材料模型，利用自带的2D Hashin准则与退化模型模拟了层内失效.但二维模型没有考虑各层失效间的相互影响，进而通过编写材料子程序VUMAT,引入3D Hashin准则和基于断裂能的等效应力-应变双线性退化方式，采用实体单元模拟碳纤维复合材料的失效行为.通过对三种单元模型进行模拟，结果表明：开孔造成的应力集中会使层合板在拉伸过程中纤维与基体更易失效，成为裂纹源；在层合板失效过程中，都呈现“X形”向“沙漏形”失效发展趋势，最终沿宽度方向断裂；实体模型模拟精度相比于传统壳单元、连续壳单元的偏高更接近实验数值，三种单元模拟极限失效载荷与实验数据相差分别为26.1%,31.1%,8.64%.

• 出版日期2022
• 单位东北大学