基于振动频率预测含分层CFRP层合板的疲劳寿命

命的影响，得到了含分层CFRP层合板中的固有频率和疲劳寿命之间的关联性，然后基于频率预测了含分层CFRP层合板的疲劳寿命。在试验中，对含分层复合材料进行了模态测试得到含不同分层试件的前五阶频率，接着对试件进行静压缩试验确定了疲劳试验的应力水平，最后通过压-压疲劳试验获得了试件的疲劳寿命。仿真工作中，通过ABAQUS建立了模态模型，并联合UMAT子程序建立了疲劳模型，接着在有限元模型中改变复合材料分层参数研究了分层对频率及疲劳寿命的影响。最后，通过SAGA和ANN两种智能算法并联合有限元对含分层复合材料的分层损伤及疲劳寿命进行了预测。根据以上研究得出如下结论：

（1）通过对试验和仿真数据得到的含分层CFRP层合板压-压疲劳前的固有频率及压-压疲劳后的疲劳寿命进行分析可知，随复合材料内预制分层的增大，其前五阶固有频率及疲劳寿命呈现一致的下降趋势，并且高阶频率和疲劳寿命下降明显，表明频率对损伤的敏感以及分层极大影响了层合板的疲劳寿命。

（2）对试验和仿真数据进行分析和验证发现：不同分层大小CFRP层合板试件的固有频率及疲劳寿命总能使用指数函数较好地拟合；通过有限元改变CFRP板的分层大小及界面等参数，发现即使分层位于不同界面，随着CFRP试件内预制分层增大，其固有频率及疲劳寿命仍能使用指数函数较好拟合，表明了复合材料固有频率和疲劳寿命之间存在着定量关系。

（3）疲劳试验及仿真模型分析结果表明：含分层CFRP层合板试件在压-压疲劳过程中，最终破坏方式总由中间含分层的薄弱位置发生整体破坏。并且仿真分析表明含分层CFRP试件的分层损伤总是由分层边界向试件端部扩展，伴随着基体开裂、纤维断裂、层间分层等多种损伤模式，试件最终无法承受外部荷载而在薄弱位置发生整体破坏。

参考文献（略）