三向受压下单向复合材料层板破坏的细观力学分析
本文选题:复合材料 + 细观力学 ; 参考:《复合材料学报》2017年04期
【摘要】:本文从细观力学出发,提出一种新的基于物理失效机制的细观失效准则。该准则基于Mohr-Coulomb准则并侧重考虑了压缩载荷下组分材料的损伤模式和失效机制,指出压缩失效时压应力会阻碍断裂面的剪切破坏,并深入研究了纤维压缩失效模式,在纤维折断失效准则中引入纤维折断破坏面上剪切强度的概念。采用本文提出的准则对WWFEII(the Second World Wide Failure Exercise)中单向板算例进行失效预测和定量评估,并与Puck、Pinho、Cuntze、Carrere、Tsai-Ha、Hansen和Huang准则的预测结果进行对比,表明在三向载荷下本文提出的细观失效准则在8种失效准则中拟排名第一。研究了静水压力对基体强度的影响,得出影响因子仅与单轴压缩断裂角有关的结论。探讨了WWFEII各强度准则间关于失效包线是"张开"还是"封闭"的重要分歧,认为复合材料在三向压应力状态下失效包线是否为"张开"和"封闭"没有统一的标准答案,而是与复合材料的纤维体积含量、纤维和基体的力学性能、基体随静水压力力学性能的变化及基体的单轴压缩断裂角有关。
[Abstract]:In this paper, a new mesoscopic failure criterion based on physical failure mechanism is proposed. This criterion is based on Mohr-Coulomb criterion and focuses on the damage mode and failure mechanism of compositional materials under compression loading. It is pointed out that compressive stress will hinder the shear failure of fracture surface during compression failure, and the failure mode of fiber compression is deeply studied. The concept of shear strength on the fracture surface of fiber is introduced into the failure criterion of fiber fracture. The failure prediction and quantitative evaluation of a unidirectional board case in WWFEII and the second World wide Exercisewere carried out by using the criteria presented in this paper. The results were compared with the prediction results of the Puckle Pinhoid Cuntzegne Carreregne Tsai-Hai Hansen and Huang's criteria. The results show that the mesoscopic failure criterion proposed in this paper is the first among the eight failure criteria. The influence of hydrostatic pressure on the strength of the matrix is studied, and the conclusion is drawn that the influence factor is only related to the fracture angle of uniaxial compression. This paper discusses the important differences on whether the failure envelope line is "open" or "closed" among the strength criteria of WWFEII. It is considered that there is no uniform standard answer as to whether the failure envelope line is "open" or "closed" under the condition of triaxial compressive stress. It is related to the volume content of fiber, the mechanical properties of fiber and matrix, the change of matrix with hydrostatic pressure and the fracture angle of matrix under uniaxial compression.
【作者单位】: 电子科技大学航空航天学院;南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室;
【基金】:国家自然科学基金(11302105) 航空科学基金(2014ZF52074)
【分类号】:TB33
【参考文献】
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,本文编号:1996602
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