三维间隔复合材料面内压缩性能的数值模拟

发布时间：2024-03-04 04:10

　　利用有限元软件Workbench,建立了三维间隔复合材料的细观模型;对材料施加1.5mm的面内压缩位移载荷,研究材料的破坏模式及应力、应变分布规律。结果表明:从宏观角度观察,材料上下面板应力较大,容易发生破坏;芯材应力较小,不易发生破坏。从细观角度观察,上下面板的经纱、纬纱、接结经纱的应力较大,是承载主体;树脂的应力较小,起次要作用。上下面板的纬纱平均应力最大,且分布具有随机性。材料的破坏模式主要是上下面板树脂破碎、树脂与纤维严重脱粘等。

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【部分图文】：

图1三维间隔复合材料细观结构模型图

三维间隔复合材料的组成部分见图1，包括纱线系统（经纱、接结经纱和纬纱）、树脂系统等。其中，图1(c）为纱线系统与树脂系统复合而成的三维间隔复合材料，其中，上、下面板边长a=126mm、b=50mm；上、下面板厚度h1=2mm；芯材高度h2=8mm。2加载与计算

图2划分网格后的复合材料细观模型

网格划分：三维间隔复合材料采用三面体进行网格划分，如图2所示。前期实验研究表明，三维间隔复合材料发生面板失稳破坏时，最大面内位移是1.5mm。因此，本课题拟对材料施加1.5mm的面内压缩位移载荷。约束与加载：对上下面板左侧面位移进行约束，其中X方向位移设为“0mm”,Y、Z方向位....

图3三维间隔复合材料的应力和应变云图

三维间隔复合材料在面内压缩载荷作用下的应力、应变云图见图3。由图可知，在受到面内压缩载荷作用时，三维间隔复合材料上下面板应力、应变值最大，分别为236.31MPa、961.48×10-6mm/mm；芯材应力、应变值最小，分别为0.0068467MPa、4.56×10-6mm/....

图4三维间隔复合材料面内压缩的破坏形式图

三维间隔复合材料面内压缩破坏的实际情况见图4。由图可见，图3结果与实测结果一致。三维间隔复合材料在受到面内压缩载荷作用时，上下面板都会因压缩而发生失稳破坏，这是材料失效的主要原因。因此在实际生产和应用时，应特别加强上下面板的结构强度和刚度的设计。3.2组分的应力分析

本文编号：3918876