實驗與數(shù)值耦合方法研究植物短纖維復合材料的斷裂力學行為.pdf

1、植物短纖維增強復合材料具有質(zhì)量輕，斷裂強度高，材料可進行降解和循環(huán)利用等特性。因此，短纖維復合材料可作為汽車、列車、飛機內(nèi)飾選材材料的同時也可作為一些承力件的材料使用。這些特點不僅能提高了汽車、列車、飛機的能源效率，而且減少了對自然資源的消耗，符合環(huán)境保護的迫切要求。本文利用數(shù)字圖像相關方法對短纖維復合材料進行了力學性能的研究。
　　首先，研究了數(shù)字圖像相關方法的相關理論，根據(jù)MicrosoftVisualStudio2008具有

2、效率高，可移植性強可擴展和易維護，并且VC++有大量的標準程序庫作為開發(fā)基礎等優(yōu)點。利用VisualC++2008作為開發(fā)環(huán)境和工具，編寫了數(shù)字圖像相關的計算程序和用戶界面。
　　其次，將高分辨率CCD和InstronEP10000電推式拉扭試驗機高精度加載相結(jié)合，對隨機植物短纖維增強聚丙烯復合材料進行斷裂力學實驗。在加載荷過程中，采集復合材料試件表面散斑和自然紋理圖像，觀察試件裂紋擴展；用數(shù)字圖像相關方法測量材料試件在實驗過程中

3、的表面位移場的變化，計算出全場位移。
　　在上述實驗結(jié)果基礎上，將實驗和數(shù)值計算進行耦合，即耦合法。首先利用有限元軟件建立試件對應的有限元模型，通過VC++開發(fā)軟件編寫與有限元接口程序，將DIC實驗測得的位移導入到有限元模型中，作為邊界條件進行有限元模擬計算，從而實現(xiàn)有限元與實驗耦合，得到全場應變和應力，進而得到J積分，分析表征該植物隨機短纖維增強復合材料的斷裂力學行為。
　　本文工作將數(shù)字圖像相關測量方法與位移模式有限元方