一般开孔复合材料层合板失效判据

工程应用中除了计算一般复合材料结构的产生的应力应变外，失效理论也是众多工程师关注的热点问题，其中单层材料强度主要包括以下5种：纵向拉伸强度Xt、纵向压缩强度Xc、横向拉伸强度Yt、横向压缩强度Yc及面内剪切强度S。

在optistruct中常用的强度准则包括：HILL蔡-希尔准则、HOFF霍夫曼准则、TSAI蔡-吴理论、STRN最大应变理论。本文是基于Hashin准则，进行失效判据，需在材料中建立MATF，用于拉压应力的输入。

建立100mm*200mm*3.25mm的一般开孔复合材料层合板，如下图所示：

图1

对开孔原板采用washer划分网格方式后，划分尺寸大小为2的网格。    

划分网格后如下图所示：

图2

创建MAT8的材料属性，并点击下方MATF材料卡片，输入相应的纵向、横向拉伸压缩应力及剪切应力。

本文基于2D操作面板hyperlaminate创建一般开孔复合材料层合板，可通过右键单击材料，输入相对应的材料属性，可观察到输入材料的参数，在laminate中右键单击，可输入不同属性的复合材料层合板，在name中输入层合板的名字，在stress and failure theory output中选择yes，可以输出计算层合板的应力结果及失效准则的判据，可以选择相应的材料失效判据进行分析；在操作面板中，add/update plies中选择添加的单层板的指令，材料选择相应的材料，输入单层板的厚度，在orientation中输入相对应的角度，填写完毕单层板的参数后，点击下方add new ply即可，可选择common thickness规定不同单层板同样的厚度；后右键点击HLS界面，可以施加相应的应力应变；最后可通过点击laninate中最下方的calculate，计算所建立的层合板、工况的结果。    

在一般开孔复合材料层合板的一端施加固定端约束，另一端创建拉伸应力，如下图所示：

图3

创建一般线性分析，并选择上文创建的约束及边界条件。

最后在analysis面板中选择control cards面板，并选择全局相应输出GLOBAL-OUTPUT-REQUEST，点击CFAILURE，默认参数即可，创建复合材料破坏系数；并点击STRAIN，创建层合板主应变输出。提交计算，查看结果如下图所示：    

图5 复合材料层合板主应变示意图

图6 复合材料层合板破坏系数示意图    

图7 复合材料层合板HASH失效结果示意图

由结果来看，其结构未发生失效。