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建立了考虑周期性位移边界条件的细观体胞模型,对三维编织复合材料的渐进损伤过程进行数值模拟。采用Eshelby-Mori—Tanaka方法计算含损伤裂纹的材料的剐度矩阵,并将有限元网格尺寸和单元裂纹尺寸引入损伤演化方程,有效地降低了模拟结果对有限元网格的依赖程度。通过计算得到了材料应力应变的非线性关系和失效时的极限强度,并分析了材料的破坏机理。结果表明,大编织角材料的破坏模式主要是基体失效与纤维横向拉剪破坏,模拟计算结果与文献中的实验值吻合较好。 相似文献
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三维编织复合材料渐进损伤的非线性数值分析 总被引:7,自引:0,他引:7
基于考虑纤维束相互挤压的八边形纤维束截面单胞模型,引入周期性位移边界条件,采用
细观非线性有限元方法,建立了三维四向编织复合材料的渐进损伤拉伸强度模型. 该模型考
虑了增强体纤维束纵向非线性剪切应力-应变关系,采用Hashin型损伤失效准则定义了纤维
束的典型损伤类型,并根据纤维束和纯基体相应损伤类型所造成的材料性能退化,模拟了不
同编织角试件各类损伤产生、扩展及材料最终破坏的整个过程. 模型数值结果与实验数据吻
合较好,证明了该模型的合理有效性. 探讨了组分材料剪切非线性、损伤对材料宏观非线性
本构行为的影响,结果表明:随着编织角增大,纤维束剪切非线性效应和累积损伤对材料非
线性力学行为的影响明显增强. 相似文献
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为了预测三维编织C/C复合材料的弯曲失效行为,基于多尺度渐进展开理论,结合细观渐进损伤模型,建立了三维编织C/C复合材料宏细观多尺度分析模型。通过商业有限元软件ABAQUS用户子程序UMAT的二次开发,在宏观结构有限元分析中实时调用细观单胞模型进行细观渐进损伤分析,实现了宏细观尺度之间交互式信息传递和多尺度损伤模拟。利用上述模型对三点弯曲载荷下三维编织C/C复合材料梁的渐进损伤和失效过程进行了模拟,预测了梁的载荷-挠度曲线和弯曲强度,并与实验结果进行了对比分析,验证了基于多尺度方法的三维编织C/C复合材料弯曲强度预测模型的有效性,为此类材料及结构失效分析提供了一种手段。 相似文献
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三维编织复合材料剪切性能分析 总被引:2,自引:0,他引:2
根据三维四向编织复合材料的结构特点,提出了刚度合成法预测编织复合材料剪切弹性模量,比较了整体编织试件和裁剪所得试件理论剪切性能差别,分析了三维编织T300/QY9512复合材料的剪切性能随试件沿宽度和厚度两个方向内部单胞数目的变化规律。结果表明,三维编织复合材料剪切弹性模量是与试件尺寸相关的,只有当试件尺寸较大、沿宽度和厚度两个方向内部单胞数目较多时,试件尺寸的影响可以忽略。当沿宽度方向单胞数目较大时,整体编织试件和裁剪所得试件的剪切模量相近。本文还得到了在复合材料板的纤维体积含量不变的情况下,剪切模量随编织角的变化规律。 相似文献
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首先利用均匀化理论并结合有限元法研究了三维编织复合材料的粘弹性效应,根据松弛模量的计算结果研究了材料热膨胀系数随时间的变化关系,在此基础上,给出了编织结构和工艺参数(编织角、纤维体积比)对材料初始热膨胀系数的影响规律,计算结果与实验值吻合较好.论文工作为深入研究三维编织复合材料的热粘弹性能提供了基础. 相似文献
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纤维缠绕复合材料压力容器渐进损伤分析 总被引:4,自引:2,他引:2
利用大型有限元软件ANSYS的参数化设计语言(APDL)建立了纤维缠绕复合材料压力容器的有限元模型,该模型真实地反应了复合材料压力容器封头处纤维缠绕层的厚度以及纤维缠绕角度沿子午线不断变化的情况,即充分体现该压力容器结构的真实性.针对建立的有限元模型,对复合材料压力容器在一定内压下的应变进行了分析,将分析的结果与试验结果比较,验证该模型的准确性.在此基础上进行了复合材料压力容器的渐进损伤分析,获得了复合材料压力容器在外载荷逐渐增加的情况下,复合材料缠绕层逐层失效破坏的详细信息,为复合材料压力容器的设计提供一定的依据. 相似文献
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含夹杂和微裂纹复合材料的损伤演化和分析 总被引:3,自引:0,他引:3
利用细观力学的Eshelby和Mori-Tanaka理论,考虑纤维和微裂纹之间的相互作用,研究了定向分布微裂纹的演化规律及其对材料力学性能的影响,分析了纤维体积份数,弹性系数、微裂纹密度,纤维不同取向与基体开裂强度之间的变化关系,并给出了许多有意义的结论。 相似文献
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金属基复合材料和强度与损伤分析 总被引:6,自引:0,他引:6
用观察计算力学的方法分析了金属基复合材料(MMC)多重损伤与强度的关系,采用唯象的内聚力模型模拟纤维/基体界面的脱粘和采用G-T模型描述韧性基体的损伤。并用上述模型分析了长纤维增强MMC在横向荷载作用下损伤演化的规律,讨论了不同界面性质与材料强度及损伤、破坏模式之间的关系。 相似文献
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This study addresses the effectiveness of a simple stiffness tailoring concept to delay damage initiation, control damage progression, and improve residual strength in tensile-loaded composite plates with a central circular cutout. The tailoring concept is to simply reposit all axially oriented (0°) material into regions near the edge of the plate away from the cutout. This tailoring is done in a way so as not to affect the weight of the plate. This accomplishes several beneficial changes in the way that the plate resists loading with no increases in material cost or weight. Lowering the axial stiffness of the laminate surrounding the cutout lowers the stress concentration. Increasing the axial stiffness near edges of the plate attracts loading away from the vicinity of the cutout to further lower stresses in the critical cutout region. This study focuses on in-plane response including damage progression and residual strength as a function of the degree of tailoring and cutout size. Strength and stiffness properties typical of IM7/8551-7 preperg material were assumed and a modified version of the Hashin failure criteria was used to identify the local damage. Results show that tailoring can significantly increase the damage initiation load and the residual strength. In some cases, observed evidence shows that tailoring performs as a damage arrest mechanism. 相似文献
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Li Siping** Huang Yuying Hu Yuantai Zhong Weifang Huazhong University of Science Technology Wuhan China Doctoral candidate from Zhengzhou University of Technology Zhengzhou China. 《Acta Mechanica Solida Sinica》1997,10(3):212-219
In this paper, the problem of axisymmetric buckling and postbuckling of a circular thin-film delamination bridged by through-thickness fiber tows in 3D composites is presented. An iterativeprocedure based on Taylor's series expansion is used to generate a family of nondimensionalized post-buckling solutions of the above problem by yon Karman's nonlinear plate theory. Attention is fo-cused, herein, on the effects of the bridge force of through-thickness fibers on the buckling and post-buckling behavior of the delamination. It is found that fiber bridge not only increases the ability of re-sisting delamination buckling and postbuckling, but also brings on the jump of the delamination deflec-tion mode during the postbuckling phase. Consequently the behavior of the composite structure with de-lamination is greatly improved, such as increasing the residual strength and prolonging the service life. 相似文献