《表1 T300/环氧树脂单向板退化方法[20]》

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《纤维增强复合材料本构模型研究进展》

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本文选用碳纤维增强树脂复合材料作为计算实例，考虑碳纤维增强树脂复合材料出现损伤后刚度的退化。前面1.1节中式（6）引入损伤变量d1、d2、d3考虑材料刚度的退化。d1、d2、d3为0，则未损伤；若为1，则表示完全损伤。损伤变量与单元特征长度、失效因子和单向板不同方向的断裂韧性有关。本文选用与式（6）类似的刚度折减退化方法，当材料发生失效时用材料刚度折减系数乘以初始模量替代为当前模量，采用此方法计算碳纤维增强环氧树脂复合材料在常温下的拉伸曲线。使用的碳纤维为T300，其单向板在常温下的力学性能为:纤维方向拉伸模量E1=101 000MPa；横向拉伸模量E2=8 810MPa；厚度方向拉伸模量E3=8 810MPa；泊松比分别为v12=0.3，v13=0.3，v23=0.36；剪切模量分别为G12=4 160MPa，G13=4 160MPa，G23=3 000MPa；纤维方向拉伸和压缩强度分别为Xt=1 700 MPa，Xc=1 200MPa；横向拉伸和压缩强度分别为Yt=70 MPa，Yc=212MPa；厚度方向拉伸和压缩强度分别为Zt=55MPa，Zc=160MPa；剪切强度分别为S12=105MPa，S13=105MPa，S23=90MPa。样品的铺层顺序为[（0/45/90/-45）2]s，总厚度为2.4mm。当复合材料某一方向的应力达到强度值时，对其相关的模量进行折减，退化方法如表1所示。采用ABAQUS有限元软件，编写相应的USDFLD子程序，计算的结果如图1所示。