Page 11 - 2024年第55卷第8期

图 ８ 模型示意

子程序（ＵｓｅｒＳｕｂｒｏｕｔｉｎｅ）定义最大应变破坏准则，以描述两种材料
的破坏行为。基于试验结果分别给出两种材料的破坏应变，当每
一增量步计算开始时，依次对每个单元提取上一步应变结果，计
算每个单元最大主应变，并分别以预定义的破坏应变作为控制阈
值进行判断，保留状态正常的单元，删除损坏的单元，重新组集
总刚度矩阵并计算，计算流程图如图 ９所示。

４ 计算结果及分析

４．１ 破坏模式分析 首先对比模型 ３计算结果和试验结果，对比
情况如图 １０（ａ）所示，试验所得平均断裂伸长率为 ５３．６３％，平均
破坏荷载为 １８０２．４９Ｎ，数值计算所得断裂伸长率和破坏荷载分别
为５５．９５％和 １６１８．９Ｎ（对称半模型破坏荷载为 ８０９．４５Ｎ，整体模型
破坏荷载为半模型的 ２倍）。数值模型计算结果同试验结果较为接
近，这表明所选用的精细化建模方法，以及材料特性参数能够较
好的模拟 ＦＢＣ － ＰＵＡ结构的受力变形行为。
ＦＢＣ － ＰＵＡ模型的破坏演变过程 如图 １０（ｂ）所 示。在 加 载 初
期，网格布纤维同聚脲握裹状态良好，二者共同变形协同 受力，
图 ９ 材料破坏计算流程
当伸长率达到一定大小时，局部位置网格布纤维达到其破坏应变
从而拉断，此时断点位置周边聚脲材料出现应力突变，断点位置截面因纤维断裂出现局部缺陷。随着
伸长率的进一步增大，破坏截面的聚脲材料被逐渐拉断，且在拉断过程中能够明显观察到聚脲材料的
断裂回弹现象，直至截面完全拉断。
为定量考察 ＦＢＣ － ＰＵＡ的破坏演化过程，在模型 ３断裂面局部位置网格布纤维－ 聚脲交界面上选择
两个相邻单元，如图 １１所示。取用网格布纤维断裂时，网格布 Ａ点、聚脲 Ｂ点的拉伸应力、应变计
算结果进行分析，如图 １２所示。
计算结果表明，破坏发生前，网格布纤维及聚脲材料的拉伸应变基本一致，二者处于协同变形状

— ８ ８ ９ —