模拟复合材料结构中的损伤效应：简化方法

复合材料越来越多地用 于航空航天结构中，这是因 为它们具有较高的比强度和 比刚度。然而，在结构设计 中，能够在整个生命周期中 考虑损伤对结构完整性的影 响同样重要。本书介绍了复 合材料结构中可能发生的各 种损伤，以及如何在初步结 构设计中对其进行建模，并 开发分析模型以了解和预测 导致损伤发生的物理现象及 其演变。这些技术为复合材 料结构中的一系列不同类型 的损伤提供了一套设计工具 和经验法则。 虽然本书讨论的重点是 航空航天结构，但原则和方 法适用于所有其他领域，可 以为相关专业的研究生和结 构设计工程师提供参考。

1 复合结构损伤：缺陷敏感度 1.1 概述 1.2 缺陷不敏感性 1.3 完全缺陷敏感性 1.4 复合材料的缺陷敏感性 练习 参考文献 2 开孔 2.1 孔边应力 2.2 采用各向异性弹性解预测失效 2.3 孔边损伤区的作用 2.4 预测开孔层压板失效的简化方法：Whitney-Nuismer准则 2.5 预测含孔层压板失效的其他方法 2.6 改进的Whitney-Nuismer方法 2.7 应用：寻找OHT性能良好的铺层顺序 练习 参考文献 3 裂纹 3.1 概述 3.2 复合材料层压板的裂纹建模分析 3.3 有限宽度影响 3.4 复合材料中裂纹分析的其他方法 3.5 基体裂纹 练习 参考文献 4 分层 4.1 概述 4.2 与检验方法和标准的关系 4.3 构建存在分层的不同结构细节模型 4.3.1 通宽分层的屈曲 4.3.2 椭圆分层的屈曲 4.3.3 应用——在混合载荷下椭圆分层的屈曲 4.3.4 层压板自由直边界处的起始分层 4.3.5 复合材料加筋板法兰-筋条界面的分层 4.3.6 双悬臂梁与末端缺陷弯曲样本 4.3.7 裂纹闭合方法 4.4 材料强度和断裂力学——粘聚力单元的使用 练习 参考文献 5 冲击损伤 5.1 冲击的来源和对设计的影响意义 5.2 耐久性与损伤容限 5.3 将冲击损伤等效为一个孔 5.4 将冲击损伤等效为分层 5.5 将冲击损伤等效为某区域刚度的减小 5.6 应用：简化模型预测与试验结果的对比 5.6.1 将BVID等效为一个孔 5.6.2 将BVID等效为一个单独的分层 5.6.3 将BVID等效为一个刚度变小的椭圆形夹杂 5.6.4 分析预测值与试验结果的对比 5.7 将冲击损伤等效为某区域刚度减小的改进模型 5.7.1 给定冲击能量下损伤的类型和规模 5.7.2 冲击后压缩强度的预测模型 练习 参考文献 6 复合材料结构的疲劳寿命：分析模型 6.1 概述 6.2 分析模型的特征 6.3 剩余强度折减模型 6.3.1 线性模型 6.3.2 非线性模型 6.4 失效循环模型 6.4.1 恒幅载荷的失效循环模型 6.4.2 谱载荷的失效循环模型 6.5 基于试验结果的剩余强度和损伤模型预估 6.5.1 对照试验结果的剩余强度预估 6.5.2 失效循环次数预测与试验结果对比(恒幅载荷作用) 6.5.3 失效循环次数预测与试验结果的对比(谱载荷作用) 6.6 完善模型的一个建议：对大尺度损伤的说明 6.6.1 第一次循环，受拉部分 6.6.2 第一次循环，受压部分 6.6.3 后续载荷循环 6.6.4 讨论 6.6.5 应用：单向复合材料中的拉-压疲劳 6.6.6 应用：正交层压板的拉-拉疲劳 练习 参考文献 7 复合材料损伤影响：总结和设计指南 索引