單向復(fù)合材料界面對其力學(xué)性能影響的研究.pdf

1、復(fù)合材料界面與復(fù)合材料性能間的關(guān)聯(lián)規(guī)律的研究是至關(guān)重要的，可以幫助實(shí)現(xiàn)對復(fù)合材料界面進(jìn)行主動設(shè)計(jì)和控制。預(yù)測在各種服役下碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)性能蛻變規(guī)律，從而提高碳纖維的性能轉(zhuǎn)化率和復(fù)合材料的性能。這些工作將為碳纖維復(fù)合材料快速、高效、可靠地應(yīng)用于先進(jìn)國防裝備和民用提供系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)和技術(shù)儲備。本文就是在這樣的背景下展開了界面對單向增強(qiáng)復(fù)合材料性能影響的研究。界面相不但是復(fù)合材料中基體相和增強(qiáng)相之間的橋梁，也是增強(qiáng)相能夠充分發(fā)揮其提高

2、承載作用的紐帶。此外界面相對復(fù)合材料的物理、化學(xué)及力學(xué)性能也有著至關(guān)重要的影響,使復(fù)合材料具有許多其他材料所沒有的獨(dú)特性能。
　　本文利用雙尺度均勻化方法對熱力耦合條件下的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，用均質(zhì)的宏觀結(jié)構(gòu)和非均質(zhì)的具有周期性構(gòu)造的細(xì)觀結(jié)構(gòu)描述實(shí)際材料，將物理量表示為關(guān)于宏觀坐標(biāo)與細(xì)觀坐標(biāo)的函數(shù)，并用細(xì)觀和宏觀兩種尺度之比為小參數(shù)展開，用攝動技術(shù)將原問題轉(zhuǎn)化為細(xì)觀有限元問題和宏觀有限元問題，從而通過求解有限元方程預(yù)報復(fù)合材料

3、的剛度矩陣，并將其所得結(jié)果與通用有限元法和實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果進(jìn)行對比，驗(yàn)證該方法的可靠性。
　　然后研究了界面對橫向壓縮性能的影響。界面的損傷演化分析采用了內(nèi)聚力模型。由于在壓縮載荷作用下基體表現(xiàn)出一定的塑性，因此基體采用Mohr-Coulomb塑性模型進(jìn)行模擬。而界面對橫向拉伸性能的影響的研究，界面仍采用內(nèi)聚力模型，纖維和基體表現(xiàn)極強(qiáng)的脆性，故采用脆性模型。在用戶材料子程序（umat）中引入最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則，利用Murakami-Ohn