刘准 卞亚东 谭日明 赵曜 王聪伟

考虑扭曲和膨胀耦合效应的复合材料基体细观失效准则研究

刘准1卞亚东1谭日明2赵曜1王聪伟1

（1 中国运载火箭技术研究院，北京，100076；2 北京航天发射技术研究所，北京，100076）

为了更准确地表征基体扭曲和膨胀对复合材料失效的耦合影响，本文对跨尺度分析中的失效准则进行了改进。建立了代表不同纤维排布规律的单胞模型，并基于单向板试验数据，确定了T300/5228A复合材料组分的失效临界参数，说明了铺层角度较小时，单层内基体失效由扭曲主导，铺层角度增大，基体失效向膨胀主导转变。最后，对开孔层合板压缩进行了跨尺度分析，验证了本文失效定义方法及模型的有效性。

细观失效；复合材料；基体；扭曲；膨胀

0 引言

碳纤维增强树脂基复合材料具有比强度和比刚度高、可设计性好等优点，其使用量已经成为衡量现代飞行器结构先进性的重要标志[1]。仿真分析时，针对复合材料单层级的宏观方法计算效率较高，建立复杂结构模型相对容易，广泛应用在工程计算中[2]，但失效行为仅能根据单层级应力/应变定义。组分级的全尺寸细观模型对材料力学性能及失效行为的表征更加直接，但计算量巨大，很难在工程上推广。近年来，跨尺度分析方法逐渐发展起来，其核心是宏/细观应力/应变的转换和组分级的失效定义，该方法能够兼顾宏观模型的计算效率和细观模型的分析精度，是一种很有潜力的仿真手段[3-4]。……