hasin破坏CFRP失效模拟

1、该理论包括了基体在横向压纤维拉伸（110)：本文基于Hashin的理论纤维增强复合材料的失效起始判据,纤维拉伸断裂、纤维压缩屈曲、基体在横向拉伸和剪切下的断裂、 缩和剪切下的压溃等失效模式的分析，主要包括以下几种形式:(2-17)乏2SL0):22(2-18)c11fFt逼2myt三2SL(2-19)基体压缩（22c：22F m_ _ t2StYC2St?2?22?2YCSL(2-20)XT：轴向拉伸强度xc：轴向压缩强度YC :横向压缩强度yt :横向拉伸强度SL：轴向剪切强度ST :横向剪切强度是个系数，代表剪切应力对于纤维拉伸破坏的贡献。计算公式为:11?22?2代表有效应力？的分量，？

2、用作评估损伤起始,其中是公称应力，M是损伤算子1r;000 d1_1 ds(2-21)其中df dm ds为表征纤维、基体、剪切损伤的内在损伤变量。它们由与前面提到的四种损伤模式相关的损伤变量d；、d；、dm、dm推导得出:d；_if_?11 0d； _if _ ? 0dmd；_if_?22. 0 dm_if_?22 0ds 11dtf 1 d； 1 dm 1 dm(2-22)(2-23)(2-24)在损伤发生前，M即单元矩阵，因此?, 一旦损伤开始，并在至少一种模式下开始演化，损伤算子在其他模式下的损伤起始判据开始显著。？即代表了损伤处的真实承载能力。2-2-2损伤演化通常 对于单层板的损伤

3、演化，假定由材料的刚度逐渐退化导致失效。在失效前假定是线弹性的。对裂纹扩展的预测是基于能量耗散的理论。 本节描述损伤 开始以后的材料行为，材料的响应公式如下：Cd(2-24)为应变，Cd为损伤后材料的弹性矩阵。(1 df)E11D (1 df)(1 dm) 12E20(1 df)(1 dm) 21E1(1 dm)E2000(1 ds)GD升上D 其中1 (1d f)(1dm)1221,df代表当前纤维的损伤状况,(2-25)dm代表当前基体的损伤状况。ds代表当前剪切的损伤状况。具体表述见前一节(Hashin理论）。为了减缓网格依赖性对计算的影响，引入了特征单元长度。并以应力 -位移 曲线的形

4、式给出材料的本构方程。曲线的前一段代表材料的线弹性行为， 损伤起 始后负的斜率则代表由损伤变量的发展导致的材料软化行为，各失效模式下，对应于本构方程的应力和位移表达式分别为：图2-1本构方程：应力-位移曲线纤维拉伸:fteq11 2 ALfteq111112 12FT . cEQ L纤维压缩:11fteqfteq11 :11 12 12ft 1ceq / L基体拉伸:fteq22 2122Lfteq222212 12ft . ceq / L(2-26)(2-27)(2-28)(2-29)(2-30)(2-31)基体压缩:fteqLc22 2212(2-32)fteq22fteq2212 12L

5、c(2-33)对于平面应力单元，特征长度Lc为积分店面积的平方根。)/2。(2-34)一旦损伤起始，对应各失效模式的损伤变量的表达式为:f0eqeqeqf0-(2-35)（见应力-eqeqeq0f其中eq为损伤起始时的单元位移。eq为单元完全失效时的位移0位移曲线）图2-2单层板模型2-2-3数值算例此处建立一宽10cm长50cm单向层合板如图2-2,在横向预制裂纹，并分 析在拉伸载荷下的响应。定义铺层沿宽度方向，采用 T700/QY8911为模拟对象, 其材料性能如表2-1:E1纤维方向拉伸模量135GpaE290方向拉伸模量9.12GpaN12单层板平囿（1-2平囿）泊松比0.311G12

6、1-2平面内剪切模量5.67GpaG131-3平面内剪切模量5GpaG232-3平面（垂直于纤维方向）内剪切模量5Gpa基于Hashin断裂准则，定义材料的强度极限。如表 2-20° 拉伸强度（XT）2600Mpa0° 压缩强度 （Xc）1422Mpa90° 拉伸强度（YT）60.3Mpa90° 压缩强度（Yc）241Mpa±45°面内剪切强度（SLST）107Mpa采用位移加载形式进行计算，加载沿纤维方向，计算得到的应力分布如下: 科见在可见在预制裂纹处，应力集中比较明显，裂纹尖端的应力水平很高, 随着载荷的加大，最终裂纹开始扩展，并将该单层板断裂成两部分。图2-3单层板应力分布iiira ija推I, Kl =jpi4 小:记或il；工 IlHlil ESltifcl三：二二 ；厂三厂_2z|£MXii ZULZ-Zii iEXiLi zzi lnizj：i 二探z-_.IILU L| ILil IU.II :L ll：ILB |tUHkHL|IE；._bJi