微观尺度复合材料损伤机理：基于ABAQUS的纤维束单胞多载荷失效仿真研究

基于ABAQUS平台，对纤维束单胞在六种典型载荷下的损伤行为进行了微观尺度有限元模拟。通过自定义UMAT子程序描述损伤起始与演化，着重分析了纵向拉伸载荷下纤维体积分数为80%时纤维与基体的渐进失效过程，揭示了二者损伤萌生、扩展直至终断裂的细观力学机制。

微观尺度有限元仿真

采用商用有限元软件ABAQUS 对微观纤维束单胞模型进行真计算，微观尺度下纤维束损伤模型研究分别施加了纵向拉伸、纵向压缩、横向拉伸、横向压缩、面内剪切及面外剪切六种典型的位移载荷，纤维体积分数的微观纤维束单胞的失效行为，六种典型位移载荷的具体施加方式见参考文献。材料损伤起始及刚度退化均采用自行编写的UMAT 子程序实现，计算所用的纤维和基体的力学性能参数。

纵向拉伸有限元仿真

纵向拉伸载荷下，很微观纤维束单胞在纤维体积分数为80%时纤维组分的损伤演化过程。当=0.0156时，损伤首先出现在与基体相邻的纤维单元中，可以看到，由于施加了周期性边界条件，纤维单元的起始损伤也遵循一定的周期性。随着加载的不断进行，纤维中的裂纹不断延展，在=0.0161时已经在纤维表面形成了较为清晰的连续性损伤，随后损伤继续扩展，当=0.017时，纤维整体出现了严重的连续性损伤，终失效形式为纵向断裂。基体在=0.0161时首先出现损伤，损伤区域与纤维的初始损伤区域相邻，但出现损伤的时间则晚于纤维，这是由于纤维的断裂应变低于基体，且纤维作为主承力构件承担了大部分的应力，因此先于基体失效。当=0.018时，由于纤维束已经发生纵向断裂，因此基体也随之被撕裂。

北京众联亿诚科技有限公司是达索系统官方授权增值商，深耕行业15年+，专注智能制造与教育领域，供应SOLIDWORKS/CATIA/ABAQUS/CST/SIMULIA等达索全系列正版软件，提供软件销售、认证、定制培训、技术支持，二次开发等全流程服务。深耕多领域且案例遍布全国，在教育领域助力实训室建设与数字化转型，推动智能制造如机械，汽车、航空航天等行业升级，以北京为核心设多地办事处提供本地化服务，依托高校精英与达索认证工程师组成的团队，为企业、教育、科研客户提供灵活定制的高性价比方案，是您开启数字化征程的可靠之选。