分层是是复合材料结构失效的主要原因之一。为了更合理有效的利用复合材料,有必要对复合材料分层机理进行研究分析。本文提出了一种基于虚拟裂纹闭合技术的界面元模型,用以模拟含初始损伤的复合材料结构的分层破坏问题。本文主要内容如下:(1)介绍了虚拟裂纹闭合技术的原理、发展历史和应用。(2)提出了一种基于虚拟裂纹闭合技术的界面元模型。该界面元被嵌入在模型分层的潜在路径上,用来计算结构的能量释放率,结合幂指数破坏准则,模拟复合材料的分层扩展。在实际模型中,由于裂尖前后单元长度的不同,会带来一定的分析误差。本文对其进行了适当的修正,以降低网格粗细变化所带来的不利影响。(3)介绍了ABAQUS中UEL模块的界面、接口和开发用户自定义单元的流程,以及调用多个子程序的方法。(4)引入双悬臂梁模型(DCB)、端边切口模型(ENF)和混合模式弯曲模型(MMB)来检验该界面元方法的可靠性。本文分别推导了DCB、ENF、MMB模型能量释放率和载荷位移关系的解析解。在有限元分析中,用界面元来模拟这三种模型的界面层。模拟结果与解析解吻合较好,证实了该方法模拟I型、II型和I、II混合型分层破坏的有效性和可靠性。(5)在上述研究的基础上,本文最后将该方法引入工程实际问题,分别对三个含有不同初始损伤的复合材料T型接头的界面拉脱分层破坏进行数值模拟,取得了令人满意的结果。