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基于层间基体破坏检测的层合板分层预报

分层；基体层；应力修正；层间断裂韧性；单元删除

复合材料层合板本质上由数个单向复合材料薄层借助基体粘合而成，可以通过在各相邻单向复合材料层间嵌入纯基体界面层捕捉层合板的分层损伤行为。现有研究证实数值计算所得基体层应力状态往往与实际预期不符。因此，我们分别引入两个系数对基体层的正应力和剪应力进行修正。基于复合材料的I型、II型层间断裂韧性或I-II混合型层间断裂韧性，文章提供了解耦和联立两种方法推导修正系数。在仿真过程中，通过删除修正后应力满足强度破坏判据的基体层单元实现相邻单向复合材料层的分离，与之相关的基体层单元的应力修正、破坏识别和单元删除均通过编写用户材料子程序实现。此方法可直接利用基体层单元的应力进行分层扩展识别，避免了对能量型准则的依赖。所预测的单向和多向层合板的混合模式弯曲（mixed-mode Bending, MMB）和裂纹搭接剪（cracked lap shear, CLS）分层响应均与试验数据合理关联，证实了此项工作的有效性。