复合材料学报第25卷第5期10月2008年ActaMateriaeCompositaeSinicaVol25No5October2008文章编号:10003851(2008)05015106复合材料层压板剩余刚度剩余强度关联模型廉伟,姚卫星*(南京航空航天大学航空宇航学院,南京210016)摘要:基于剩余强度和剩余刚度取决于同一损伤状态的假设,给出了基于剩余刚度的损伤定义和基于剩余强度的损伤定义之间的关系,建立了剩余刚度剩余强度关联模型。用3种不同铺层形式的层压板试验数据对本文中提出的剩余刚度模型及剩余强度模型进行了验证,结果表明:本文中提出的剩余刚度和剩余强度模型能很好地描述复合材料层压板疲劳过程中的剩余刚度和剩余强度退化规律;通过关联模型,可以在已知剩余刚度退化规律的前提下,用少量剩余强度试验确定剩余强度退化规律;与剩余刚度关联的剩余强度模型中的参数可以被认为是材料常数。关键词:复合材料;层压板;疲劳;累积损伤;剩余强度;剩余刚度中图分类号:TB330.1文献标志码:AResidualstiffnessresidualstrengthcoupledmodelofcompositelaminatesLIANWei,YAOWeixing*(CollegeofAerospaceEngineering,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China)Abstract:Acoupledmodelofresidualstiffnessresidualstrengthwaspresentedundertheassumptionthatthestrengthandstiffnessofthelaminatesaredegradedinfatigueprocessduetothesamedamagemodesatthesametime.Arelationshipbetweenthedamagedefinedbyresidualstiffnessandthatdefinedbyresidualstrengthwassetup.Thecoupledmodelwasvalidatedbytheexperimentalresultsofthreekindsoflaminateswithdifferentstackingsequences.Theresultsshowthattheresidualstiffnessmodelandresidualstrengthmodelpresentedinthispaperareapplicabletodescribethestiffnessandstrengthdegradationrules.Thestrengthdegradationrulecanbeeasilydeterminedbyonlyafewspecimensbasedonthiscoupledmodel.Andtheparameterinthestrengthdegradationmodelcanberegardedasamaterialconstant.Keywords:composite;laminates;fatigue;cumulativedamage;residualstrength;residualstiffness复合材料以其高模量比、高强度比及可设计性述复合材料疲劳损伤的常用量。等优点已被广泛应用于航空、航天、汽车、建筑等但已有剩余强度和剩余刚度模型往往是被独立工业领域。特别是在飞机结构中,复合材料结构所提出的,大部分模型没有很好地考虑彼此之间的关占的比重越来越大,且逐渐应用于主承力部件[1]。系,这导致在对复合材料疲劳行为进行研究和对其现代飞机的设计要求越来越高,高服役载荷和长服疲劳损伤进行描述时,需要大量的试验。另外,剩役寿命要求复合材料更大程度地发挥自身性能,以余强度试验具有破坏性,每个试件只能得到一个剩前被复合材料高性能所掩盖的疲劳问题开始出现。余强度值,试验耗费很高。并且试件的个体存在差从20世纪70年代以来,复合材料疲劳问题已经被异,不同试件的剩余强度之间可比性差。若用统计大量研究,研究方法主要有宏观唯象方法和微观机的方法来研究剩余强度,需要大量的试验,这是不制研究方法。其中宏观唯象方法以其直观、易于表现实的。Whitworth[9]提出了一个与寿命比有关的征和易于工程应用等优点而被广泛应用于复合材料剩余刚度模型,并以寿命比为相关量首次建立了该疲劳问题研究中,剩余刚度[25]和剩余强度[68]