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江蘇科技大學《CS》:碳纖維復合材料鉆孔過程動態漸進破壞的跨尺度模擬
圖8 纖維參考點中的SAFs
圖9 基體參考點中的SAFs
利用ABAQUS/Explicit軟件建立了相應碳纖維復合材料的鉆孔三維有限元模型。相應的鉆孔CERPs跨尺度有限元模型和TDR參數如圖10所示。
圖10 鉆孔碳纖維復合材料的跨尺度模型
小結
本研究探索了一種綜合跨尺度建模方法,利用TDR精確模擬碳纖維復合材料鉆孔的動態漸進破壞行為。基于ABAQUS/Explicit軟件建立了T700S-12 K/YP-H26碳纖維復合材料層合板鉆孔數值模擬方案,利用自定義材料子程序VUMAT分別預測了層內損傷演化和層間分層。通過一系列實驗,從打孔質量評價指標毛刺、分層因子等方面驗證了模型的尺寸跨度。主要結論如下:
(1)與實驗結果相比,所建立的跨尺度鉆孔有限元模型在預測推力和扭矩時精度較高,最大偏差分別僅為3.43%和7.69%。
(2)轉孔的不同類型的損害行為可以得到模擬,如撕裂損傷、毛刺、撕裂等。
(3)最大平均推力和扭矩、毛刺、分層損傷隨著進料速度增加突然增加,而隨著主軸轉速的增加而逐漸減小。
原始文獻:Liu Y, Li Q, Qi Z, Chen W. Scale-span modelling of dynamic progressive failure in drilling CFRPs using a tapered drill-reamer[J]. Composite Structures, 2021, 278:114710.
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