复合材料层合板剪切非线性行为的试验及数值仿真研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20260428.004

复合材料科学与工程 ›› 2026, Vol. 0 ›› Issue (4): 27-35.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20260428.004

复合材料层合板剪切非线性行为的试验及数值仿真研究

马铭泽¹, 熊欣², 孟庆春², 吴富强^3*, 赵亚盼³, 乔巍⁴

1.南京航空航天大学通用航空与飞行学院,常州 213300;
2.中航工业直升机设计研究所,景德镇 333000;
3.南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室,南京 210016;
4.江南大学纤维工程与装备技术学院,无锡 214000

收稿日期:2025-03-17 发布日期:2026-06-16
通讯作者: 吴富强(1979—),男,博士,副教授,主要从事复合材料疲劳研究,stonewu@ nuaa.edu.cn。
作者简介:马铭泽(1992—),男,博士,讲师,主要从事飞机结构疲劳与断裂研究。
基金资助:
中国博士后科学基金面上资助(2024M754129)

Shear nonlinear behavior of laminated composite materials: experimental and numerical simulation study

MA Mingze¹, XIONG Xin², MENG Qingchun², WU Fuqiang^3*, ZHAO Yapan³, QIAO Wei⁴

1. College of General Aviation and Flight, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Changzhou 213300, China;
2. AVIC China Helicopter Research and Development Institute, Jingdezhen 333000, China;
3. Key Laboratory of Fundamental Science for National Defense-Advanced Design Technology of Flight Vehicle, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016, China;
4. College of Engineering and Equipment Technology, Jiangnan University, Wuxi 214000, China

Received:2025-03-17 Published:2026-06-16

摘要/Abstract

摘要： 复合材料纵横剪切应力存在明显的非线性行为,本文针对碳纤维和玻璃纤维编织复合材料的剪切非线性现象,展开了试验和数值仿真研究。采用类似塑性损伤的本构方程描述了复合材料剪切非线性本构,考虑了塑性应变对残余变形的影响。通过与试验结果对比发现,本文模型可以准确描述编织复合材料的载荷-位移曲线、损伤分布和失效形貌,验证了本文模型的准确性。

关键词: 复合材料, 剪切非线性, 数值仿真, 残余变形

Abstract: Composite materials exhibit significant nonlinear behavior in longitudinal and transverse shear stress. The experimental and numerical simulation studies on the shear nonlinear phenomenon of carbon fiber and glass fiber woven composite materials are conducted in this paper. A constitutive equation similar to plastic damage is used to describe the shear nonlinear constitutive behavior of composite materials, taking into account the influence of plastic strain on residual deformation. By comparing with the experimental results, it is found that the model in this paper can accurately describe the load displacement curve, damage distribution, and failure morphology of woven composite materials, verifying the accuracy of the proposed model.

Key words: composite materials, shear nonlinearity, numerical simulation, residual deformation

中图分类号:

TB332

马铭泽, 熊欣, 孟庆春, 吴富强, 赵亚盼, 乔巍. 复合材料层合板剪切非线性行为的试验及数值仿真研究[J]. 复合材料科学与工程, 2026, 0(4): 27-35.

MA Mingze , XIONG Xin , MENG Qingchun , WU Fuqiang , ZHAO Yapan , QIAO Wei. Shear nonlinear behavior of laminated composite materials: experimental and numerical simulation study[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2026, 0(4): 27-35.

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