何乾强
,
周储伟
,
周灿
复合材料学报
采用细观力学方法,建立了纤维增强复合材料(FRC)包含基体微裂纹和纤维/基体脱粘的热胀/冷缩理论模型.模型考虑了基体、界面中不同分布取向的微裂纹在升温和降温过程中张开、闭合情况的差异,及其对复合材料平均热胀/冷缩系数(CTE/CTC)的影响,同时还考虑了细观应力分布不均匀的因素.建立了细观有限元模型对理论模型进行验证.研究发现:复合材料损伤后CTE和CTC不一致,且取决于损伤模式:基体微裂纹损伤使得复合材料的横向CTE高于无损材料,而横向CTC低于无损材料,但对纵向CTE/CTC影响不大;纤维界面脱粘能较明显地减小复合材料的纵向CTC,但对横向CTC的影响可忽略.
关键词:
纤维增强复合材料
,
热胀/冷缩系数
,
细观力学
,
微裂纹
,
界面脱粘
陈滨琦
,
曾建江
,
王玉青
,
童明波
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160706.001
本文从细观力学出发,提出一种新的基于物理失效机制的细观失效准则.该准则基于Mohr-Coulomb准则并侧重考虑了压缩载荷下组分材料的损伤模式和失效机制,指出压缩失效时压应力会阻碍断裂面的剪切破坏,并深入研究了纤维压缩失效模式,在纤维折断失效准则中引入纤维折断破坏面上剪切强度的概念.采用本文提出的准则对WWFEII(the Second World Wide Failure Exercise)中单向板算例进行失效预测和定量评估,并与Puck、Pinho、Cuntze、Carrere、Tsai-Ha、Hansen和Huang准则的预测结果进行对比,表明在三向载荷下本文提出的细观失效准则在8种失效准则中拟排名第一.研究了静水压力对基体强度的影响,得出影响因子仅与单轴压缩断裂角有关的结论.探讨了WWFEII各强度准则间关于失效包线是“张开”还是“封闭”的重要分歧,认为复合材料在三向压应力状态下失效包线是否为“张开”和“封闭”没有统一的标准答案,而是与复合材料的纤维体积含量、纤维和基体的力学性能、基体随静水压力力学性能的变化及基体的单轴压缩断裂角有关.
关键词:
复合材料
,
细观力学
,
失效准则
,
纤维折断
,
静水压力
