[发明专利]一种基于内聚单元叠加的复合材料层板I型分层模拟方法

摘要

本发明是一种基于内聚单元叠加的复合材料层板I型分层模拟方法，包括以下步骤：(1)利用有限元软件ABAQUS，建立复合材料层板的双悬臂梁(以下简称DCB)试验件的上臂1、下臂2的三维有限元模型；(2)在上述DCB试验件上臂1、下臂2的三维有限元模型之间的界面处，建立两层内聚单元，其中一层内聚单元设置线性内聚力本构，另一层内聚单元设置指数型内聚力本构；(3)根据实际DCB试验的载荷状态，为三维有限元模型设置对应的载荷和约束条件；(4)用有限元软件ABAQUS的数值计算模块对复合材料层板中的I型分层行为进行数值模拟，得到模拟试验过程中的载荷‑位移曲线。本发明方法可准确预测复合材料多向铺层板的I型分层扩展阻力行为，而无须自定义内聚本构，方便、快捷，适合工程应用，可有效指导复合材料结构的设计与分析。

主权项

1.一种基于内聚单元叠加的复合材料层板I型分层模拟方法，其特征在于：该方法的步骤如下：步骤一、利用有限元软件ABAQUS，建立复合材料层板的双悬臂梁(以下简称DCB)试验件的上臂(1)、下臂(2)的三维有限元模型以模拟实际DCB试验，上臂(1)、下臂(2)的三维有限元模型分别称作上臂三维有限元模型和下臂三维有限元模型；步骤二、在上述DCB试验件上臂(1)、下臂(2)的三维有限元模型之间的界面处，建立两层内聚单元，该两层内聚单元在几何上是完全重合在一起的，其中一层内聚单元设置线性内聚力本构，称作内聚单元层I(3)，另一层内聚单元设置指数型内聚力本构，称作内聚单元层II(4)，内聚单元层I(3)模拟DCB试验件的上臂(1)、下臂(2)之间的界面处上、下表面的分离，内聚单元层II(4)模拟DCB试验件的上臂(1)、下臂(2)之间的界面处已分离表面之间的纤维桥联的断裂；步骤三、根据实际DCB试验的载荷状态，为三维有限元模型设置对应的载荷和约束条件；步骤四、将三维有限元模型提交到有限元软件ABAQUS的数值计算模块，对复合材料层板中的I型分层行为进行数值模拟，得到模拟试验过程中的载荷‑位移曲线。