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钻孔分层损伤对复合材料层合孔板压缩力学行为的影响

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钻孔分层损伤对复合材料层合孔板的承载能力和失效模式有着显著的影响.通过实验和仿真相结合的方式,开展单一预制分层缺陷下、双分层缺陷同侧耦合及双分层缺陷异侧耦合作用下复合材料层合孔板的压缩承载能力及失效模式的研究.通过预埋聚四氟乙烯薄膜,制备了含单一圆形预制分层缺陷的碳纤维增强树脂复合材料开孔板试件,采用浸没式超声C扫和数字图像DIC技术分别对复合材料层合板损伤和法向变形进行检测,研究含不同尺寸预制分层开孔层合板在压缩载荷下的分层扩展及失效变形特征,进而揭示分层缺陷大小对其承载能力的影响机制.构建基于内聚力单元方法的含孔复合材料层合板数值模型,对比实验修正模型,探索了单一预制分层缺陷下碳纤维增强树脂复合材料开孔板的损伤扩展机制,并在此模型基础上开展双分层缺陷耦合作用下复合材料开孔板在压缩载荷作用下的屈曲变形、分层扩展和承载能力的数值预测和分析.实验结果表明:含单一圆形预制分层缺陷的碳纤维增强环氧树脂复合材料开孔层合板试件呈现出初始受压、局部屈曲、整体屈曲后破坏的失效模式,预制分层缺陷对复合材料孔板压缩力学性能有显著影响,随着缺陷的增大压缩承载能力逐渐下降.双分层缺陷耦合作用数值分析表明:双分层缺陷进一步降低了复合材料孔板压缩承载能力,同侧非对称耦合分层缺陷结构的失效模式与单一缺陷结构基本一致,而异侧非对称耦合分层缺陷结构出现了双裂纹扩展,该裂纹扩展模式进一步削弱了孔板的压缩承载能力.
Effect of drilling delamination on compressive mechanical behaviour of open-hole laminates

安泽君、曹东风、郑凯东、胡海晓、李书欣

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武汉理工大学 材料复合材料新技术国家重点实验室,武汉 430070

先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心(佛山仙湖实验室),佛山 528000

武汉理工大学 先进材料制作装备与技术研究院,武汉 430070

武汉理工大学 新材料力学理论与应用湖北省重点实验室,武汉 430070

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复合材料 钻孔分层 压缩屈曲 内聚力单元 损伤演化

先进能源科学与技术广东省实验室佛山分中心(佛山仙湖实验室)开放基金中央高校基本科研业务费专项湖北省对外科技合作项目

XHT2020-0022020III066GX2013BHE008

2022

10.13801/j.cnki.fhclxb.20210902.005

复合材料学报
北京航空航天大学 中国复合材料学会

复合材料学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.933
ISSN：1000-3851
年,卷(期)：2022.39(6)
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