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复合材料在航空航天领域得到越来越广泛的应用,自动铺丝技术的发展使复合材料的制造更加高效,在复合材料构件成型过程中会形成间隙、重叠、半间隙重叠和纤维绞合缺陷,使最终产品的力学性能具有不确定性,为了减少构件失效分析对实验的依赖,完善含缺陷自动铺丝复合材料的有限元建模分析方法,本文通过数值模拟和实验验证的方法研究缺陷对自动铺丝复合材料层合板的力学性能影响。 本文建立含间隙和重叠缺陷复合材料层合板在拉伸、压缩和剪切工况下的有限元模型,在数值模拟中基于Hashin准则和Ye准则通过用户自定义场变量子程序对模型中单元的六种失效模式进行判断,并对层合板进行承载能力分析和渐进失效分析,通过对比有限元结果中含间隙缺陷和含重叠缺陷模型与无缺陷基准模型的极限承载能力确定缺陷对复合材料层合板承载能力的影响,对比层合板铺层中应力分布的不同,分析含不同缺陷层合板中应力分布的特点,对比分析层合板铺层中单元的失效形式和分布,研究不同缺陷类型对层合板铺层中单元破坏的影响。通过对层合板中单元的破坏数量随分析时间步的变化判断层合板的主要失效模式,通过对层合板中单元破坏速率随时间步的变化判断层合板失效的主控因素。 通过将有限元结果与实验结果进行对比,验证了有限元结果的合理性和有效性,在实验中研究了含间隙、重叠、半间隙重叠和纤维绞合缺陷的自动铺丝复合材料层合板在拉伸、压缩和剪切工况下对层合板力学性能的影响,通过实验结果分析了含缺陷自动铺丝复合材料层合板的极限承载能力、主要破坏模式和破坏发生的位置。通过数值模拟和实验研究表明,缺陷对复合材料层合板的力学承载能力影响在12%以内,在复合材料模型中缺陷对铺层中单元的失效模式的影响会改变单元破坏的分布和层合板单元的破坏数量,但缺陷的存在不会影响层合板的主要破坏模式。