复合材料有限元分析

更确切地说，是双材料板的分层，因为，除了层合板，我们还有涂层与基材、
金属与塑料组合板、蜂窝或泡沫夹芯板、夹胶玻璃、三夹板…等等，都面临分层
或层间开裂问题。这是“纤维和基体界面开裂、层合板分层、剪切非线性大变形”
三大难题中的第二大难题。今天说说如何应用作者的层间基体应力修正法，很方
便地解决双材料板的分层问题。
断裂力学解决不了纤维和基体的界面开裂，那么，双材料板分层是否可以由
断裂力学解决？至少学术界很多人认为是可行的，Hutchinson 和锁志刚上世纪
90 年代初导出双材料层间断裂韧性公式的论文，迄今有超过 3000 次的他引。不
过，他俩的公式似乎不很实用。工程中人们更关心任意载荷下的双材料板，何时、
何处萌生分层？分层后如何扩展？分层区能达多大？人们希望用最小代价，即，
计算简便且计算量小、输入数据少且皆能根据标准预先测得，来获知这些信息。
鉴于双材料板层与层之间本质上由基体或胶膜粘接而成，如图 1(a)所示，双
材料的层间开裂或分层，一定是基体或胶膜中的应力达到了临界值所致。将构成
双材料板的各层称为主层，在相邻两个主层之间插入基体或胶膜（统称为基体）
副层，参见图 1(b)，副层的性能与基体的性能相同，副层的厚度取为胶膜的厚度
或相邻主层厚度的 1%10%（对计算结果几乎无影响），有限元离散后，结果发
现：副层单元破坏所对应的外载，甚至超过双材料板的极限强度