利用有限元分析(FEA)识别复合材料的分层

分层是测试复合材料时要考虑的一个重要因素, 尤其是和金属材料相比. 

The delamination of composite materials 高层间应力与低通过厚度强度是否会导致复合材料更大的失效风险.

分层类型

分层是一种常见的故障，导致层分离或复合材料内的增强. 粘接剂断裂可引起分层失效, resin, 或者在强化中, 也可能是由于树脂与增强物的脱粘引起的.

下面的示例使用advanced 有限元分析(FEA) 检查在操作过程中由于过载导致的螺栓连接的分层.

如何防止复合材料的分层

利用有限元分析方法，可以模拟结构构件的分层过程. 在下面的例子中，我们看一下动态载荷下多层复合法兰(AS4-PEEK)的结构评估.

该图说明了连接到铝级的复合法兰的动态评估, 热处理件(Al063-T83), 用塑料垫片隔开，用铝螺栓固定.

由于层合板承受面外载荷的能力降低，复合材料法兰的半径很陡，这是引发分层的关键位置. 

Using FEA analysis, we can simulate, 并确认了在小法兰开角加载阶段对脱层起裂的关注, 以及领子上的应力集中.

我们可以用它来研究和模拟, 设计改进，如增加复合材料厚度, 使用可破碎的螺栓环，通过其变形吸收能量, 或者测试不同的法兰结构. 使用传统的复合材料和零件有限元分析，它使我们能够:

• 预测关键失效事件，如在感兴趣的位置发生分层和脱粘.
• 对法兰部件进行尺寸调整，通过增加承载能力来优化设计, reducing weight, and therefore cost.
• 创建一个数字副本，或者 digital twin 动态测试和使用，以降低鉴定成本.

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