纤维排列方式对单向纤维加强复合材料弹性常数的影响

本文应用GMC方法计算了纤维在规则排列和随机排列时单向纤维加强复合材料的总体弹性系数。结果表明,在一定纤维体积比范围内,虽然纵向弹性模量不受纤维排列方式的影响,但是复合材料的横向弹性模量和横向剪切模量受纤维排列方式的影响较大。所以,在考察复合材料的横向弹性常数时,应该考虑纤维排列方式的影响。在相同纤维比的情况下,正方形排列和正方形对角排列所得的弹性常数是上下界,而六角形排列和随机排列的结果位于以上两者之间。当纤维比较小时(小于20％),纤维的排列方式对各弹性常数均无明显影响。本文的结果在工程应用中有指导意义。

单向纤维加强复合材料的总体弹粘塑性响应

应用GMC方法计算了单向纤维加强复合材料在承受不同载荷之后的总体松弛响应 .Bodner和Partom的弹 粘塑性统一模型用于描述非弹性相的本构关系 ,该模型不假设存在屈服条件 ,也就不必指定加载和卸载条件 ,可以在加载和卸载的任何时刻使用相同的公式 .计算表明 ,与有限元方法相比 ,利用GMC方法和统一模型计算单向纤维加强复合材料的总体非弹性响应简单快捷 .

纤维排列方式对复合材料弹塑性性能的影响

应用一般化单胞方法 (generalizedmethodofcells,GMC)计算了纤维在规则排列和随机排列时对单向纤维加强金属基复合材料的总体弹塑性性能的影响 .结果表明 ,纤维排列方式对金属基复合材料的总体弹性行为影响不大 ,而对总体横向弹塑性行为的影响较大 .当纤维体积分数较小时 (<2 0 % ) ,纤维排列方式对于复合材料的本构关系影响不明显 .当纤维体积分数较大时 (>2 0 % ) ,纤维排列方式对于复合材料的本构关系影响非常明显 ,而且纤维排列方式对金属基复合材料的塑性行为的影响顺序与对弹性行为的影响顺序相同 .作者应用Bodner和Parton的粘塑性统一模型描述弹塑性相的本构关系 ,这一模型不假设存在屈服条件 ,也就不必指定加载和卸载条件 。

基体中含有随机分布裂纹的纤维增强复合材料的总体弹性常数

本文应用自洽方法计算了含随机分布裂纹的基体的等效弹性常数 ,然后利用GMC方法计算了复合材料的总体弹性常数。结果表明 ,随着裂纹密度的增加 ,基体的等效弹性模量和泊松比会降为零 ;而同时 ,复合材料的纤维方向的弹性模量的下降 ,但是仍然能达到没有裂纹时的 90 %。这表明当基体完全破坏的时候 ,纤维仍能够在纵向承受载荷。另外 ,当基体的等效弹性模量和泊松比会降为零时 ,复合材料的横向弹性模量和剪切模量都接近为零 ,表明这时复合材料无法承受横向的拉压力和剪切力。