郑吉良
,
孙勇
,
彭明军
航空材料学报
doi:10.11868/j.issn.1005-5053.2015.4.008
应用ANSYS有限元商用软件,建立单向玻璃纤维增强树脂基体复合材料轴对称平面Whitney和Riley分析模型,利用非线性有限元分析方法,研究该类复合材料纤维长径比变化对材料整体力学行为的影响,同时研究该类复合材料中纤维与基体界面结合强度分布形式对材料破坏方式的影响.研究表明:纤维在基体中的埋深长度与基体对纤维包裹厚度应保持在一个最佳范围,高过一定值后增强作用几乎不再增加,过低又不能保证复合材料足够力学性能;随着纤维与基体上端界面结合强度增加,纤维界面上端正应力绝对值出现最大值,并且纤维界面上下端正应力转化为压应力,因此材料的断裂位置为上端加持部位附近,下端加持部位附近没有出现界面脱粘现象;随着纤维与基体下端界面结合强度的增加,纤维界面下端正应力绝对值出现最大值,并且纤维界面上下端正应力转化为分离力,因此材料断裂位置为材料下端加持部位附近,上端加持部位附近出现纤维与基体脱粘现象.
关键词:
复合材料
,
轴对称
,
微元平面模型
,
界面应力
,
破坏过程
,
数值模拟
郑吉良
,
孙勇
,
彭明军
兵器材料科学与工程
在纤维拔出理论基础上,采用有限元软件建立微元平面分析模型,模拟研究了试样沿纤维方向与沿垂直纤维方向拉伸破坏的过程,探讨了试件在两种工况下的破坏机理.在此基础上,结合以弹性力学为基础推导而成的力学参数公式,得到试件的弹性力学参数,并应用模态分析方法,证明了所得试件弹性力学参数的正确性.在试件沿纤维方向拉伸的工况下,通过改变纤维半径与树脂厚度,继而改变纤维体积分数,探讨了试件破坏应力、弹性模量与泊松比随玻璃纤维体积分数变化规律.
关键词:
复合材料
,
微元平面模型
,
破坏应力
,
弹性模量
,
泊松比
