提出一種三維黏聚力界面損傷模型，可以描述單調和交變載荷下層合復合材料混合型的分層損傷。損傷用界面所經歷過的最大位移間斷來定義，交變荷載下一個周期的加、卸載過程均考慮有損傷積累，模型還考慮了單調和疲勞損傷的門檻效應和交變載荷下裂紋的閉合效應。建立了包含該界面損傷模型的初始無厚度八節點等參界面單元，并引入加速損傷的算法，用一次計算循環代替若干次實際循環，提高計算效率。用該單元模型對某復合材料動部件疲勞分層裂紋的形成和擴展進行了模擬，得到了分層裂紋前沿界面局部損傷和結構疲勞分層的發展規律，模型預測的裂紋長度荷載循環次數對數(a- logN)曲線和結構剩余剛度與試驗數據吻合。
層合復合材料面內強度性能優越但層間強度相對較低，有時比面內強度低1～2個數量級口]，因此分層是層合復合材料結構的主要損傷形式之一。在應力水平遠小于強度極限的小幅值循環載荷下，層合結構層間的微損傷也會進行累積，當損傷累積到一定程度，就出現宏觀的裂紋萌生和擴展，發生分層破壞。層合復合材料層與層之間粘結界面的厚度，不僅遠小于層板的厚度，也遠小于每一個鋪層的厚度，進行有限元數值分析時，常規的有限單元會遇到單元劃分上的困難，采用黏聚力模型和界面單元是分析這類界面問題的一個有效方法。
本文中建立了一種層合復合材料的層間疲勞損傷模型，該模型能模擬單調和周期載荷下界面混合型的分層損傷，構造了包含此本構關系的八節點等參界面單元，并用試驗確定了部分損傷參數，用此模型數值模擬了某層合復合材料動部件中疲勞裂紋的形成和擴展。
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復合材料疲勞分層的界面單元模型.pdf
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