纤维增强复合材料桥联增韧模型

提出一个纤维增韧模型和一个桥联本构函数,考虑到界面滑移和分离特性,运用建立在纤维强度基础上的韦布尔分布来模拟有效的桥联裂纹长度.当桥联载荷、总体外载荷、桥联应力和桥联应力强度因子之间的关系联合求解时,描述了一个完全的桥联轮廓.对纤维增强复合材料作数值计算,结果表明,计算值和现有实验值吻合得较好.建立在数值结果基础上,提出一个有限元法,通过比较半裂纹展开位移,证实提出的模型和函数对模拟桥联律是有效的.

Z-pin参数对复合材料T型接头拉脱承载能力的影响

利用二维平面应变模型对Z-pin增强T型接头试样进行失效分析,采用内聚力模型模拟界面的破坏情况,通过在分层的上下界面加入非线性弹簧元模拟Z-pin的增强作用,非线性弹簧元的力学性能(桥联律)由细观力学方法获得,数值结果与试验值吻合较好。在已验证有限元方法的基础上,研究了Z-pin直径、密度及植入角度等对T型接头拉脱承载能力的影响。结果表明:Z-pin增强可显著提高T型接头的拉脱承载能力,与未Z-pin增强的T型接头相比,Z-pin增强明显延缓了掉载;T型接头的拉脱承载能力随Z-pin直径和密度的增加而增大,随植入角度的增大而减小;在所研究的角度范围内,当植入角度为60°时,T型接头的拉脱承载能力最好;Z-pin直径和密度对拉脱承载能力的影响远比植入角度的影响显著。

缝合参数对复合材料T型接头拉脱承载能力的影响

利用二维平面应变模型对缝合增强试验件进行失效分析,采用内聚力模型模拟界面的破坏情况,通过在分层的上下界面加入非线性弹簧元来模拟缝线的增强作用,非线性弹簧元的力学性能(桥联律)由细观力学方法获得。有限元分析结果与试验值吻合较好。在此基础上,对缘条区的缝合增强进行缝线的材料、直径和缝合密度的参数化分析,研究各参数对T型接头拉脱承载能力的影响。结果表明:缝合可显著提高T型接头的拉脱承载能力,同时能使其在较大的加载位移下仍保持较高的承载性能。T型接头的拉脱承载能力随缝线直径和缝合密度的增大而增大,且直径和密度的影响显著。缝线的拉伸强度是影响缝线性能最主要的因素,T型接头的拉脱强度随缝线拉伸强度的升高而升高。T型接头的拉脱强度随缝线拉伸模量的降低而升高,但拉伸模量的影响较拉伸强度的影响小。