01 背景

通過虛擬裂紋閉合技術(shù)（VCCT）的裂紋擴展，以及使用界面元素的內(nèi)聚區(qū)模型的損傷演化，研究了厚復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中的分層問題。復(fù)合材料有四層，在第3層和第4層之間有一個初始缺陷。結(jié)構(gòu)承受壓縮載荷，導(dǎo)致零件在初始缺陷處屈曲。 

VCCT模型通過“粘接失效”選項定義初始缺陷。缺陷處的節(jié)點應(yīng)定期接觸（以避免穿透）。通過將它們識別為“粘接失效”區(qū)域的一部分，告訴程序讓它們進行常規(guī)接觸，即使它們是粘合界面的一部分。

在VCCT情況下，兩個部件剛性連接，直到出現(xiàn)裂紋擴展。通過界面元件，在部件之間存在彈性層。

使用VCCT，零件具有完美的結(jié)合，直到出現(xiàn)裂紋擴展。用戶輸入裂紋擴展阻力（Gc）以指示裂紋何時應(yīng)擴展，此處（Gc）被視為裂紋性質(zhì)，粘性區(qū)模型在界面中使用彈性層，這也會影響結(jié)構(gòu)在發(fā)生任何損壞之前的變形。為內(nèi)聚材料定律輸入的內(nèi)聚能量（也稱為Gc）被視為界面元素的材料性質(zhì)，在VCCT情況下，這種內(nèi)聚能與裂紋擴展阻力之間的關(guān)系是，兩者都與分裂材料所需的能量有關(guān)。

02設(shè)置

圖1顯示了識別出不同接觸體的模型，頂部具有更精細(xì)的網(wǎng)格，以便準(zhǔn)確描述缺陷區(qū)域并允許裂紋擴展。

圖1 VCCT計算模型

在圖2中，顯示了頂部的底面，膠失活區(qū)域和裂縫前緣。

圖2 模型底面

可以在Mentat中找到“粘接失效”設(shè)置，如下所示：

圖3 接觸區(qū)域?qū)傩圆藛?/p>

裂縫的產(chǎn)生方式如下。在這里，選擇要VCCT的應(yīng)用程序，并在VCCT裂紋擴展屬性菜單中填寫裂紋擴展的設(shè)置（見圖4）。我們確保將初始裂紋擴展模式設(shè)置為“直接”，將裂紋擴展方法設(shè)置為“釋放約束”，并輸入裂紋擴展阻力（Gc=7×106 N/m），以確定何時應(yīng)出現(xiàn)裂紋擴展。

圖4 裂縫屬性菜單

圖5 VCCT裂紋擴展屬性菜單

03結(jié)果

圖6和圖7顯示了模型的變形形狀和膠層的接觸狀態(tài)。鋼板向下彎曲，缺陷區(qū)域彎曲。當(dāng)然，這會隨VCCT和粘性材料的選定值而變化。

圖6 VCCT的整體變形形狀

圖7 復(fù)合材料接觸狀態(tài)