本文選題：混雜復合材料 + 有限元分析�。� 參考：《機械強度》2016年05期

【摘要】：建立了混雜復合材料纖維和纖維束兩個尺度的三維有限元模型。纖維尺度模型包含了單種纖維和樹脂基體,考慮了纖維、基體、纖維/基體界面等微觀失效機理,以此得到了單種纖維復合材料(纖維束)的強度參數(shù);纖維束尺度模型包含了不同種類的纖維束,考慮了纖維束自身及相鄰纖維束之間界面的失效。模型中各組分材料的損傷和失效均采用粘聚力模型模擬,反映出材料中裂紋的分布和擴展情況。兩級模型的計算均采用顯式有限元算法,可考慮纖維斷裂時釋放出的能量對周圍材料的沖擊效應。兩級模型還分別引入了纖維和纖維束強度參數(shù)的Weibull分布,考慮了破壞的隨機性。用上述模型模擬了不同混雜比例、不同混雜方式的碳/玻纖維混雜復合材料拉伸失效過程。研究發(fā)現(xiàn)碳纖維束體積含量小于等于10%時有明顯的二次破壞現(xiàn)象,此時夾芯混雜材料的最大伸長率和拉伸強度略高于分散混雜材料;當碳纖維束體積含量大于10%時,二次破壞不明顯,且兩種混雜方式對材料的強度影響不大。
[Abstract]:A three-dimensional finite element model of hybrid composite fiber and fiber bundle was established. The fiber scale model includes single fiber and resin matrix, considering the micro failure mechanism of fiber, matrix and fiber / matrix interface, the strength parameters of single fiber composite (fiber bundle) are obtained. The fiber bundle scale model includes different kinds of fiber bundles and considers the failure of the interface between the fiber bundles themselves and the adjacent bundles. The damage and failure of each component in the model are simulated by cohesive force model, which reflects the distribution and propagation of cracks in the material. The explicit finite element method is used to calculate the two-stage model, which can take into account the impact effect of the energy released from the fiber fracture on the surrounding materials. The two-stage model also introduces the Weibull distribution of fiber and fiber bundle strength parameters, and considers the randomness of failure. The tensile failure process of carbon / glassy fiber hybrid composites with different mixing ratios and different mixing modes was simulated by using the above model. When the volume content of carbon fiber bundle is less than or equal to 10, there is obvious secondary failure phenomenon. The maximum elongation and tensile strength of the sandwich hybrid material are slightly higher than that of the dispersed hybrid material, and when the volume content of carbon fiber bundle is greater than 10, the maximum elongation and tensile strength of the sandwich hybrid material are slightly higher than that of the dispersed hybrid material. The secondary failure is not obvious, and the strength of the material is not affected by the two mixing ways.
【作者單位】： 南京航空航天大學航空宇航學院;
【基金】：國家自然科學基金資助項目(11272147,10772078) 航空科學基金(2013ZF52074) 機械結構力學及控制國家重點實驗室基金(0214G02) 江蘇省高校優(yōu)勢學科建設工程項目 江蘇省自然科學基金(BK20130787)~~
【分類號】：TB33

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本文編號：1852081