层压复合材料分层扩展分析的虚拟裂纹闭合技术及其应用

提出一种基于虚拟裂纹闭合技术的界面元模型，用以模拟复合材料的分层破坏和预测结构的承载能力。界面元被嵌入在模型分层扩展路径上，计算结构的能量释放率，结合幂指数破坏准则，模拟复合材料的分层扩展。对由于裂尖单元长度不同所带来的分析误差进行了适当的修正，以降低网格粗细变化所带来的不利影响。为了检验该界面元的可靠性，分别将其应用于对双悬臂梁(DCB)模型、端边切口(ENF)模型和混合模式弯曲(MMB)模型的分层扩展分析中。计算结果与解析解基本吻合，从而验证了采用该界面元模拟复合材料分层破坏的可行性。用该方法对3个含有不同初始损伤复合材料T型接头的界面拉脱分层破坏进行数值模拟，计算结果与试验数据吻合良好。