动载下复合材料基体裂纹与夹杂相互作用的数值模拟

采用ABAQUS软件及粘聚裂纹模型对动态拉伸载荷下复合材料中垂直于基体-夹杂界面的基体裂纹与夹杂的相互作用进行了数值模拟。结果表明:在给定的界面强度下,当加载率(或应变率)低于某一临界值(临界应变率)时裂纹将沿基体-夹杂界面扩展,当高于该临界值时裂纹可以穿过界面在夹杂中扩展。此外,随着界面强度的提高,临界应变率降低;当界面强度超过一定值后,裂纹扩展方向将不受外部载荷影响,裂纹将沿自相似方向扩展;当界面强度低于该临界值时,裂纹将沿界面扩展;并且临界应变率随夹杂尺寸的增大而降低,即小夹杂更难于破坏。上述结果可为前人的混凝土动态实验数据提供合理的细观理论解释。

夹杂强度对复合材料复杂度的影响研究

研究夹杂强度对复合材料复杂度的影响机理和规律。采用ABAQUS软件及基于扩展有限元的粘性片段方法对复合材料的裂纹扩展进行了数值模拟,得到不同夹杂断裂韧性材料的泛形裂纹构形,并用计盒维数计算其复杂度。计算结果表明,随夹杂强度的增大,材料断裂模式由穿夹杂转为沿夹杂破坏,使泛形断裂面复杂度增加。复杂度的增加呈现剧烈增长和缓慢增长两个阶段,两个阶段的临界值与材料由穿夹杂断裂向沿夹杂断裂的临界值相符。不同最大夹杂尺寸的同一尺寸试件的复杂度随夹杂尺寸增大而增大。