復(fù)合材料界面性能研究及濕度對其宏觀性能的影響.pdf

1、復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量和低成本等許多傳統(tǒng)材料不具備的優(yōu)點(diǎn)。其在航空航天、建筑、交通、機(jī)械和醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域都得到了越來越廣泛的應(yīng)用。復(fù)合材料的性能除了受基體和增強(qiáng)相材料性能影響之外，在很大程度上還受到界面性能的影響。但是由于界面的特殊性，現(xiàn)有的實(shí)驗手段很難定量的測出界面的性能，理論分析一般也將界面簡化，甚至不考慮界面的影響。顯然，這不能真實(shí)的反應(yīng)復(fù)合材料的特點(diǎn)。
　　本文在經(jīng)典剪滯理論的基礎(chǔ)上，引入雙線性Cohesive模型

2、表征纖維/基體之間的非理想界面的力學(xué)性能，重新分析了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料界面間的應(yīng)力傳遞機(jī)理，得到了全新的應(yīng)力分布結(jié)果。利用該理論分析結(jié)果，解釋了有關(guān)單絲段裂實(shí)驗過程中的一些現(xiàn)象，并討論了不同界面參數(shù)和模型參數(shù)對復(fù)合材料宏觀性能的影響。此后，在該理論分析的基礎(chǔ)之上，引入 Cohesive單元表征界面，利用ABAQUS的Python腳本語言編程建立了模擬單絲段裂實(shí)驗的三維有限元模型，并結(jié)合相關(guān)單絲段裂實(shí)驗結(jié)果，提出了一種估測 Cohesive

3、界面剛度參數(shù)的新方法。有限元分析結(jié)果和理論分析結(jié)果同相關(guān)實(shí)驗結(jié)果對比，吻合良好。
　　利用 Python腳本語言編程建立了隨機(jī)分布單向碳纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的二維有限元模型，模擬了該材料的吸濕過程，同實(shí)驗結(jié)果進(jìn)行了對比。然后建立了該材料的二維胞元模型，引入雙線性Cohesive模型表征纖維/基體界面的力學(xué)性能，得到了由濕度擴(kuò)散引起的材料內(nèi)部應(yīng)力場，結(jié)合能量法，對該復(fù)合材料在濕度擴(kuò)散的條件下，界面性能等因素對復(fù)合材料宏觀剛度