amani 发表于 2013-8-16 09:04:49

复合材料分层失效非线性内聚力本构在Composite Structures发表

本帖最后由 amani 于 2013-12-12 15:51 编辑

      由于复合材料具有高强度（刚度）/密度比，在航空航天、机械工程等领域应用日益广泛。美国F22战斗机复合材料的比例超过40%，而我国大飞机要实现轻量化设计制造目标，必须加大复合材料的用量，对复合材料的失效机理开展深入研究，提升飞机、飞行器的轻量化设计水平，达到机动性能和力学性能的完美匹配。

      诸如碳纤维复合材料的混合模式分层失效是一个影响复合材料飞机和飞行器结构刚度、强度的一个重要失效机理，准确预测复合材料的层间失效对于提升复合材料结构的设计水平具有重要意义。对于复合材料的渐进失效分析，通过包括层内损伤和层间分层。对于层间分层，目前主要的数值计算方法有：虚裂纹闭合技术、内聚力和扩展有限元，其中内聚力理论是一个最关键的基础理论，主要优势在于其能模拟裂纹萌生，虚裂纹闭合技术的优点在于计算裂纹扩展能量释放率和预测裂纹扩展。

       当前，国际上已经发展了一些内聚力模型，其假设界面的失效是由一个假想的表面牵引力-展开位移支配的，这是对线弹性断裂力学的发展，在预测复合材料层间分层上具有广泛的应用前景，并且已经取得了较大的进展，影响较大的有三角形内聚力模型（如葡萄牙Camanho PP教授、英国布鲁尼尔大学Alfano G教授和帝国理工Crisfield院士、华中科技大学解德教授与美国密歇根大学Waas教授）和布朗大学NEEDLEMAN院士等发展的幂指数内聚力模型，然而，线性三角形内聚力模型与真实的裂纹尖端前沿的非线性内聚关系不相符（如纤维增强复合材料的裂纹桥联效应以及裂纹尖端附近的塑性区等非线性失效机理），幂指数形状内聚力模型不能预测裂纹扩展的不可逆转能量耗散机理，同时存在数值收敛性问题 (如普林斯顿大学博士、田纳西大学高雁飞教授曾对NEEDLEMAN院士的内聚力模型引入了粘性效应进行修正，增强数值收敛性) 和网格敏感性的问题。因此，目前并没有一个数值强健、普适性的内聚力本构模型。

    鉴于此，本人在美国普林斯顿大学作访问学者期间，基于热动力理论，原创性地提出了一个预测复合材料混合模式分层失效的含损伤非线性内聚力本构模型。基于ABAQUS-UEL编程，分别对模式I、II和混合模式I/II的复合材料分层试样进行数值计算，结果与现有的内聚力模型（华中科技大学解德教授与美国密歇根大学Waas教授、英国帝国理工Crisfield院士、美国伊利诺伊大学香槟分校Park教授、德国Helmholtz材料研究中心Mosler教授等提出的内聚力模型进行比较）、试验结果以及虚裂纹闭合技术的计算结果吻合较好，同时解决了网格敏感性（仅需稍微调节一下“内聚力长度”，其在一个很小的范围内取值）和数值收敛性问题。论文于2013年在Composite Structures等杂志上发表。


Liu PF, M.M.Islam. A nonlinear cohesive model for mixed-mode delamination of composite laminates.Composite Structures, 2013,106: 47-56.

Liu PF, Zheng JY. On the through-the-width multiple delamination, and buckling and postbuckling behaviors of symmetric and unsymmetric composite laminates. Applied Composite Materials,2013,20(6):

1147-1160.

浙江大学 贝壳航母



kxh86 发表于 2013-8-16 14:36:53

恭喜！恭喜！

Andrealina 发表于 2013-8-27 16:47:01

怎么调节内聚力长度呢？

toress 发表于 2013-10-28 16:24:59

请问，如何在内聚力模型的cohesive层加入弹塑性材料呢？如果使用了双线性模型，是不是就不能采用弹塑性模型了啊

cartographer 发表于 2013-10-28 17:18:10

toress 发表于 2013-10-28 16:24
请问，如何在内聚力模型的cohesive层加入弹塑性材料呢？如果使用了双线性模型，是不是就不能采用弹塑性模型 ...

有篇文献考虑过弹塑性
“An elastic–plastic cohesive zone model for metal–ceramic interfaces at finite deformations”

toress 发表于 2013-10-28 17:28:49

还有我想问你一下，在界面强度那一栏中就是材料的抗拉强度对吧？我看有些论文里面他们验证模型的有效性通过模拟的应力或者载荷的位移曲线来验证，但是采用内聚单元不基本上的曲线都是三角形吗？

amani 发表于 2013-10-29 10:08:42

我提出的是非线性内聚力本构，并且考虑损伤。这是对ABAQUS嵌入的三角形内聚力本构的重大改进

lzq537 发表于 2013-10-31 19:46:26

厉害！厉害！

coobe 发表于 2013-11-2 15:42:34

虽然看不懂但感觉就是好厉害:)恭喜

jianxiangjianyu 发表于 2013-11-10 20:59:37

不明觉厉！

wk860331 发表于 2013-12-11 21:45:01

很牛 留下联系方式

hezhiyuan 发表于 2013-12-12 21:26:23

如果不涉及知识产权问题，能否附赠一下大作呢？卖仿真币也好啊。非教育网想找论文简直是太困难了。

motoradio 发表于 2014-1-5 19:55:34

这是大神啊，是个研究方向

gjl508891 发表于 2014-2-21 10:42:10

恭喜楼主。

xiyi 发表于 2014-2-24 19:05:49

amani老师您好！我在使用cohesive单元提交分析时报错 ： the node numbering might not be correct for element ## 请问是什么原因呢？

c_shn 发表于 2014-2-24 22:19:36

虽然毕业了，不再搞研究。但还是对复合材料的破坏分析很感兴趣。可以的话，楼主能不能把您发表的论文共享一下啊？外网只能看到简介而已。谢谢！

amani 发表于 2014-6-18 08:50:24

c_shn 发表于 2014-2-24 22:19
虽然毕业了，不再搞研究。但还是对复合材料的破坏分析很感兴趣。可以的话，楼主能不能把您发表的论文共享一 ...











flybird911 发表于 2014-8-19 19:39:29

大神膜拜！！大神膜拜！！大神膜拜！！大神膜拜！！大神膜拜！！大神膜拜！！

CaraWF 发表于 2015-5-5 11:32:06

amani 发表于 2014-6-18 08:50


amani老师，您这几个附件都是一样的？

weibo 发表于 2016-3-7 08:10:13

您好! 我编写了UEL,但是不能在后处理中显示，请问楼主是怎样处理这个问题的？多谢
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