分类： 力学 >> 力学其他学科 提交时间： 2023-06-21 合作期刊: 《应用力学学报》
摘要： 本研究建立了纤维增强复合材料层合板混合模式弯曲破坏试件有限元模型,采用内聚力模型和黏结单元模拟复合材料界面层的力学行为,对现有复合材料层合板混合模式分层破坏试验进行数值模拟,预测与试验荷载-位移曲线吻合良好。根据已建立的有限元模型,探讨了内聚力模型的材料参数如界面单元刚度、界面破坏强度、断裂能以及单元尺寸、不同材料软化法则和材料破坏准则等对弯曲试件混合模式破坏试验数值模拟准确性和收敛性的影响。结果表明,合理选择单元尺寸可保证数值模拟的精确性; 合理选用材料软化法则和界面单元刚度对运算效率提高尤为关键; 断裂能取值必须足够准确以获得合理的数值分析结果; 界面极限强度的选择对运算结果影响微小。而材料破坏准则的选取对混合模式分层破坏数值模拟运算效率区别明显。研究结果为更有效地使用内聚力模型及黏结单元提供了参考指导作用。有利于工程师在进行复合材料层合板分层失效分析遇到收敛困难时,更好地选择相关参数和准则以保证数值计算的收敛性,精确性和运算效率。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2023-03-31 合作期刊: 《材料研究学报》
摘要： 研究了界面性能对随机短云杉纤维增强聚丙烯(PP)复合材料宏观拉伸性能的影响。采用双线性内聚力模型(CZM)描述随机短云杉纤维和PP基体间非理想界面的力学行为,建立了含非理想界面的随机短纤维增强复合材料代表性单元(RVE)的二维有限元模型,考虑了纤维含量、长细比、随机分布和随机各向异性弹性以及PP基体弹塑性的影响;模拟了不同纤维含量复合材料的实验拉伸应力应变曲线。结果表明,短云杉纤维/PP基体间非理想界面刚度与复合材料有效弹性模量之间有单调递增的曲线关系,即E-K曲线;同一复合材料不同纤维含量的E-K曲线簇有一个临界交点。在交点右侧强界面刚度区复合材料有效模量随着纤维含量的增加而提高,在交点左侧弱界面刚度区有效模量随着纤维含量的增加而减少。三种不同体积含量10%、20%和49%的云杉/PP复合材料的非理想界面刚度可用E-K曲线和实验测得的宏观有效弹性模量确定,云杉/PP界面初始破坏位移和界面完全破坏位移也可根据模拟拉伸应力应变曲线确定。数值分析结果能用非理想界面刚度来解释和理解随机短植物纤维体积含量对复合材料宏观有效模量的影响。
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