復(fù)合材料結(jié)構(gòu)漸進(jìn)損傷分析是獲取復(fù)合材料結(jié)構(gòu)極限承載能力、實(shí)現(xiàn)基于可靠性的結(jié)構(gòu)定量設(shè)計(jì)、評估長壽命航天器損傷容限和耐久性的有效方法。文章介紹了復(fù)合材料漸進(jìn)損傷分析的基本原理與方法、用于分層分析的內(nèi)聚力模型及相應(yīng)的強(qiáng)度判據(jù)和斷裂判據(jù),通過典型的用于表征損傷容限的開孔壓縮算例,實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料層內(nèi)失效和層間分層失效的漸進(jìn)損傷分析,分析得到的破壞形貌和極限承載能力與試驗(yàn)值吻合良好。
目前,在航天器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的絕大多數(shù)情況下,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并不需要準(zhǔn)確預(yù)計(jì)結(jié)構(gòu)的破壞載荷,而是需要設(shè)計(jì)出一個(gè)在給定載荷下不破壞的結(jié)構(gòu),因此,簡單可靠的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)首層失效分析(First PlyFailure.FPF)方法得到了廣泛應(yīng)用,但其缺點(diǎn)是裕度較大,造成不必要的材料浪費(fèi)和結(jié)構(gòu)質(zhì)量增加。隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)水平的提高、尤其是基于可靠性定量
設(shè)計(jì)方法的發(fā)展和應(yīng)用,對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)末層失效(Last Ply Failure,LPF)的分析、及對首層失效和末層失效之間的強(qiáng)度儲(chǔ)備的分析越來越重要。
此外,隨著長壽命航天器的研制,復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的剩余強(qiáng)度、損傷容限和耐久性設(shè)計(jì)變得愈加重要。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的分層、及膠層脫粘等諸多問題也需要加以解決,以有效地對局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)節(jié)設(shè)計(jì),及時(shí)發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié),避免單一依靠在后期試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問題所帶來的成本增加。這些問題的解決也有賴于對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)漸進(jìn)損傷分析方法的研究。
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