CFRP — CAE用语解释

事情没那么简单。CFRP是用积层板的方式将碳纤维按方向堆叠而成，每一层沿纤维方向的刚度非常高（杨氏模量超过130GPa），而垂直方向由树脂主导，柔软得多（约8GPa）。金属只需一个E=210GPa的值就够了，但CFRP需要用ABD矩阵——一个由3×3块组成的三层结构——来根据积层构成（例如[0/±45/90]ₛ）表示刚度。

确实如此。比如[0/90/0/90]ₛ和[0/0/90/90]ₛ这两种对称积层，总厚度相同，但弯曲刚度大不相同。另一个难点是破坏模式的复杂性。与金属"延性破坏一种"不同，CFRP同时有纤维断裂、树脂开裂，以及最棘手的"层间剥离（分层）"这样的组合。

可以用内聚区法（CZM）在FEM中模拟剥离的产生和扩展。在层与层之间的界面插入内聚单元，设定界面拉伸和剪切应力的破裂能标准。当界面的应力超过这个标准时，就会模拟剥离扩展。在飞机主翼梁和框架的设计中，跌落冲击后内部损伤评估时标准使用CZM。