李龙彪
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20151010.002
纤维增强陶瓷基复合材料(CMCs)在疲劳载荷作用下,纤维相对基体在界面脱粘区往复滑移导致其出现疲劳迟滞现象,迟滞回线包围的面积,即迟滞耗散能,可用于监测纤维增强CMCs疲劳损伤演化过程.提出了一种基于迟滞耗散能的纤维增强CMCs疲劳寿命预测方法及考虑纤维失效的迟滞回线模型,建立了迟滞耗散能、基于迟滞耗散能的损伤参数、应力-应变迟滞回线与疲劳损伤机制(多基体开裂、纤维/基体界面脱粘、界面磨损与纤维失效)之间的关系.分析了疲劳峰值应力、疲劳应力比与纤维体积分数对纤维增强CMCs疲劳寿命S-N曲线、迟滞耗散能和基于迟滞耗散能的损伤参数随循环次数变化的影响.疲劳寿命随疲劳峰值应力增加而减小,随纤维体积含量增加而增加;迟滞耗散能随疲劳峰值应力增加而增加,随应力比和纤维体积分数增加而减小;基于迟滞耗散能的损伤参数随纤维体积分数增加而减小.
关键词:
纤维增强陶瓷基复合材料
,
疲劳
,
寿命预测
,
迟滞回线
,
基体开裂
,
界面脱粘
,
纤维失效
罗吉祥
,
唐春
,
郭然
复合材料学报
基于Ghosh提出的Voronoi单元有限元方法. 构造能同时反映纤维增强复合材料界面脱层和基体裂纹扩展的单元(X-VCFEM单元);应用界面力学理论和断裂力学理论, 建立界面脱层、界面裂纹扩展方向和基体裂纹扩展的判断准则;结合网格重划分技术, 模拟分析了只含有一个夹杂时界面脱层和基体裂纹扩展的过程, 并通过与传统有限元计算结果的比较, 验证X-VCFEM单元的可靠性和有效性;同时, 模拟分析含任意随机分布夹杂的纤维增强复合材料界面脱层和基体裂纹的产生和扩展过程. 结果表明: 应用该方法模拟复杂多相复合材料裂纹问题具有计算速度快和精度高的优越性.
关键词:
纤维增强复合材料
,
X-VCEFM单元
,
界面脱层
,
基体裂纹
,
有限元方法
杨福树
,
孙志刚
,
李龙彪
,
高希光
,
宋迎东
复合材料学报
采用细观力学方法研究了正交铺设SiC/CAS复合材料在单轴拉伸载荷作用下界面脱粘对基体开裂的影响。采用断裂力学界面脱粘准则确定了0°铺层纤维/基体界面脱粘长度,结合能量平衡法得到了主裂纹且纤维/基体界面发生脱粘（即模式3）和次裂纹且纤维/基体界面发生脱粘（即模式5）的临界开裂应力,讨论了纤维/基体界面剪应力、界面脱粘能对基体开裂应力的影响。结果表明,模式3和模式5的基体开裂应力随纤维/基体界面剪应力、界面脱粘能的增加而增加。将这一结果与Chiang考虑界面脱粘对单向纤维增强陶瓷基复合材料初始基体开裂影响的试验研究结果进行对比表明,该变化趋势与单向SiC增强玻璃陶瓷基复合材料的试验研究结果一致。
关键词:
陶瓷基复合材料
,
正交铺设
,
基体开裂
,
界面脱粘
,
细观力学
曾增
,
张庆茂
,
刘伟先
,
孔斌
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20141031.003
采用细观力学方法对单向C/SiC陶瓷基复合材料的基体失效机制进行了研究.利用剪滞理论模型和临界基体应变能(CMSE)准则预测了C/SiC陶瓷基复合材料受拉时基体开裂失效过程,获得了单向C/SiC陶瓷基复合材料基体开裂段的应力-应变曲线.并将扩展有限元法(XFEM)用于该开裂过程的模拟,得到了对应的应力-应变曲线.研究结果表明,采用剪滞理论模型、CMSE和采用XFEM得到的计算结果与相关的实验结果三者能较好地吻合,证明了计算方法的有效性.
关键词:
陶瓷基复合材料
,
剪滞理论
,
失效模型
,
基体开裂
,
扩展有限元法
