單向纖維復(fù)合材料拉伸破壞機(jī)制和強(qiáng)度的研究.pdf

1、本文從理論模型、數(shù)值模擬和試驗(yàn)幾個(gè)方面研究了單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的拉伸破壞機(jī)制和強(qiáng)度。論文由三個(gè)部分組成： 第一，用擴(kuò)展有限元方法研究了基體微裂紋的擴(kuò)展方式及其對單向纖維復(fù)合材料失效方式的影響。研究了擴(kuò)展有限元方法裂尖局部場的精度，提出了收斂速度的改進(jìn)方法，以此為基礎(chǔ)建立簡化模型，計(jì)算了裂尖到纖維/基體界面之間的局部應(yīng)力場分布和裂尖應(yīng)力強(qiáng)度因子，分析了不同種類增強(qiáng)纖維的單向復(fù)合材料中基體微裂紋引起的橫向應(yīng)力集中和縱向應(yīng)力集中的程

2、度，從而分析了復(fù)合材料典型的破壞形式－脫粘現(xiàn)象發(fā)生的機(jī)制。 第二，研究了纖維/基體界面性質(zhì)與復(fù)合材料縱向拉伸性能的關(guān)系。界面是復(fù)合材料產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)的重要因素之一，本文建立了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料縱向拉伸的有限元模型，纖維/基體的界面用內(nèi)聚力模型描述。引入纖維強(qiáng)度的分散性條件，模擬了不同纖維/基體界面強(qiáng)度條件下復(fù)合材料縱向拉破壞的局部演化過程，分析了界面強(qiáng)度對宏觀拉伸強(qiáng)度的影響。 第三，建立了三維二尺度剪切滯后模型，預(yù)測了混雜復(fù)