210 / 2019-08-29 10:58:06

纤维增强复合材料界面脱粘及基体开裂演化的细观力学研究

纤维增强复合材料 断裂 相场 内聚力模型

计算力学新方法，新理论 > 相场模型

碳化硅纤维增强复合材料因其优秀的力学性能，被广泛的应用于航空航天等领域。相应复合材料部件的设计上需考虑到断裂行为和断裂模式的复杂多样。考虑到相场模型不需要额外输入断裂准则的优点，基体开裂宜采用相场法；界面脱粘由于已知可能的断裂路径（沿界面），内聚力模型中的无厚度指数型内聚力模型更有优势。本文拟结合二者研究复合材料裂纹扩展问题，提出了一种有效预测纤维增强复合材料断裂行为的数学模型。通过实例对比了强界面和弱界面两种不同情况下的裂纹扩展形式，探讨了界面脱粘和基体开裂两种失效模式的相互竞争行为以及复合材料孔洞对裂纹扩展的影响。最后，本研究讨论了复合模式开裂、卸载-再加载行为等模型性质，在不同界面强度情况下都给出合理裂纹路径和固体响应的模型。