《含衝擊損傷複合材料典型結構疲勞壽命研究》是依託南京航空航天大學，由林智育擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：含衝擊損傷複合材料典型結構疲勞壽命研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：林智育
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
含衝擊損傷複合材料典型結構疲勞壽命研究是複合材料結構損傷容限/耐久性研究中關鍵問題之一。本項目研究在理論分析、數值模擬和試驗研究的基礎上，分析含衝擊損傷複合材料層板的損傷擴展規律，揭示其損傷演變特徵，提出損傷演變方程，建立相應的含衝擊損傷複合材料層板損傷擴展模型，選用合適的複合材料疲勞剩餘剛度分析模型，結合相應的失效判據，建立起含衝擊損傷複合材料層板壽命預測方法，系統研究衝擊能量、損傷面積、載荷水平等相關參數對結構破壞模式和疲勞壽命的影響規律，從而針對典型複合材料加筋壁板結構，建立起含衝擊損傷複合材料結構疲勞壽命分析方法。課題所涉及到的損傷擴展模型、壽命預測方法等關鍵技術問題，在該研究領域亟待解決。
結題摘要
含衝擊損傷複合材料典型結構疲勞壽命研究是複合材料結構損傷容限/耐久性研究中關鍵問題之一。 本項目採用非線性動力學有限元分析方法，基於Abaqus仿真軟體平台建立含預置分層損傷複合材料層合板有限元模型，利用虛擬裂紋閉合法計算分層前緣的應變能釋放率，選用基於能量釋放率的分層擴展判據，結合剩餘強度模型弱化材料性能，通過Hashin失效準則進行單層板面內損傷識別，引入VUMAT子程式實現模型疲勞損傷失效的判斷及材料剛度性能的折減，對複合材料層板在疲勞載荷作用下的分層擴展行為進行了研究。 對兩種典型鋪層T300/QY8911和T300/5405複合材料層合板開展了2種能量的低速衝擊損傷和衝擊後5種應力水平下的壓-壓疲勞試驗研究，分析了疲勞損傷擴展與疲勞壽命之間的變化規律。研究表明：含衝擊損傷層板壓-壓疲勞載荷下的損傷擴展過程可分為平穩期和擴展期兩個階段，平穩期約占整個疲勞壽命的前80%；而疲勞壽命的後半階段為擴展期，損傷沿垂直載荷的方向迅速擴展；當垂直於疲勞載荷方向上的損傷寬度超過試件寬度的50%時，試件的剩餘疲勞壽命不及總體壽命的1/10，且損傷寬度比損傷面積更適合來描述含低速衝擊損傷複合材料層板在壓-壓疲勞載荷下的損傷擴展情況。 運用開口等效法將複合材料層板衝擊損傷區域等效為相應孔徑的開孔，基於無孔複合材料層板指數函式規律的疲勞模型和等壽命曲線族的直線模型，採用含孔正交各向異性材料的平均應力破壞準則，提出修正係數，建立了不同能量低速衝擊後複合材料層板在不同應力水平下的剩餘疲勞壽命預報模型。
