介紹了一種纖維曲線鋪放的變剛度復合材料層合板有限元建模方法。按照曲線鋪放規律定義每一個單元的實常數,并對這種纖維曲線鋪放層合板進行建模。在此基礎上討論了在彎曲和壓縮失效兩種不同邊界條件下,采用Tsai - Wu失效準則,對其進行失效分析,驗證其面內受力情況,計算最大的孔面- WLL強度比倒數1/R。當1/R =1時,所施加的載荷為失效的臨界載荷。對比兩組纖維直線和纖維曲線的鋪層算例,彎曲失效條件下臨界失效載荷提高16%和21%,壓縮失效條件下臨界失效載荷提高51%和19%。纖維曲線鋪放層合板有效提高了失效性能。
變剛度復合材料層合板早己在國外引起重視,目前已有許多這方面的研究。傳統的制備復合材料層合板的方法是采用纖維直線鋪放形成的,復合材料每一層的纖維角度是一定的。隨后,提出了一種非傳統的制備復合材料層合板的方法,纖維曲線鋪放,每一層的纖維角度是連續變化的,在力學性能方面,強度和剛度是沿著纖維方向的,因此用這種方法制備的復合材料層合板被定義為變剛度層合板(VSP)。Gurdal和Olmed0 運用迭代的數值計算方法,得出其軸向剛度提高50%。Ijsselmuide等人開發了一個優化的框架,其中包括熱載荷的影響,并且優化設計了變剛度層合板熱力學方面的最大屈曲荷載因子。Waldhart介紹了平移法比平行法在提高復合材料層合板屈曲載荷方面表現更為優異,且平移法便于制備。Lopes等人證實了層合板在壓縮屈曲和首層失效荷載方面,曲線纖維比直線纖維鋪放的層合板更加有優勢。最近,變剛度的概念已經應用到了圓柱和圓錐等結構上,Blom等人同優化了圓柱殼體在純彎曲作用下的最大承載力,并且也開始對圓錐殼體進行研究。
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纖維曲線鋪放的變剛度復合材料層合板的失效分析.pdf
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