目前，在飞机结构中，复合材料的应用比例已经成为衡量飞机先进与否的重要标志。波音公司推出的最新客机787，其复合材料结构重量已占结构总重量的50%。考虑到飞机结构的维修性，需要在飞机结构上开不同大小的孔，而结构开孔必然引起应力集中和强度下降。特别对于各向异性复合材料层合板，开孔的影响将更为严重及复杂。因此，对于孔边应力集中特性和渐进失效特性的深入研究，成为复合材料开孔结构实际工程应用的重要前提之一。
      对于复合材料开孔结构的应力集中和渐进失效问题，国内外大量研究者进行了相关研究。Wu对双轴载荷作用下，各向同性/正交各向异性开孔板孔边应力集中进行了深入研究。
      Ko利用各向异性板理论，对复合材料圆形开孔板的应力集中进行了研究。Lekhnitskii利用弹性力学复变函数方法，获得了正交各向异性材料开孔孔边应力分布解析表达式。Chang根据Hashin失效准则，对压缩载荷作用下，复合材料开孔结构渐进失效进行了数值模拟研究。姜云鹏等对复合材料开孔翻边补强后，孔边的渐进失效特性进行了试验研究和有限元分析模拟。
      根据经典层合板理论，将复合材料板等效为正交各向异性板，在考虑板尺寸效应影响下，通过理论计算和数值模拟，得到不同开孔尺寸情况下，孔边应变集中系数变化规律。并进一步根据Hashin失效准则，利用ABAQUS场变量用户子程序USDFLD对复合材料开孔板渐进失效特性进行了数值模拟；同时，对不同铺层比例、孔径大小对于层合板强度的影响进行了详细研究。
      开孔结构的存在，必然引起应力集中现象。研究表明，圆形开孔尺寸对于有限大板孔边应力集中系数有显著的影响。在实际工程中，由于开孔板不是无限大板，因此利用弹性力学方法计算得到的孔边应力集中系数并不精确，必须考虑板尺寸对孔边应力集中的影响。为了与理论解相对比，将复合材料层合板等效为正交各向异性板，建立开孔板有限元计算模型，进行理论解析解与数值分析解的对比分析。
      为了分析开孔尺寸对孔边应力集中的影响，建立孔径与板宽之比分别为0.05、0.1、0.15、0.2、0.3、0.4、0.5的七种开孔尺寸有限元模型，图给出计算所得正交各向异性板孔边应力集中系数有限元解和解析解对比曲线。
      所建有限元模型，能够较准确的计算正交各向异性板孔边应力集中情况。对于中小型开孔(2a/W≤0.4)情况，即更接近无限大开孔板，有限元计算得到的应力集中系数与解析解相差很小；而对于较大开孔板(2a/W≥0.4)，有限元计算得到的应力集中系数较解析解偏大，计算结果偏保守。
      由于复合材料的层合特性，在端部均匀载荷作用下，其各铺层的应力随铺层角不同而变化，故各向异性板的应力集中解并不能反映各层真实的受载情况，而在没有拉弯耦合时，不同铺层的应变分布基本相同，故对于复合材料层合板，引入孔边应变集中系数将更能反映其不同铺层真实受载情况。相关研究表明，正交各向异性板在单轴拉伸时，如果没有发生破坏，其沿载荷方向的应力集中系数等于应变集中系数。为了分析各层的应变集中情况，在有限元数值计算模型中，分别采用复合材料层合板模型和等效正交各向异性板模型，复合材料层合板模型采用Patran中常用的Laminate板；正交各向异性板采用均匀各向异性材料模拟，对比了两种模型所得孔边最大应变的差异。
      不同孔径大小情况下，采用复合材料Laminate板与等效正交各向异性板计算所得孔边最大应变基本吻合，误差很小，故在仅计算复合材料层合板孔边应变集中情况时，可采用等效正交各向异性板模型或理论计算公式求解，但当计算各铺层的应力分布和进一步计算开孔对强度的影响时，必须采用Laminate板模型。

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