顆粒填充復(fù)合材料動(dòng)態(tài)力學(xué)行為研究.pdf

1、顆粒填充復(fù)合材料是一類包含兩種或者多種材料，具有特殊力學(xué)性能的復(fù)合材料。這類材料的力學(xué)響應(yīng)與復(fù)雜的細(xì)觀結(jié)構(gòu)和服役環(huán)境有密切聯(lián)系。特別地，對(duì)于具有粘彈性力學(xué)響應(yīng)的聚合物基顆粒復(fù)合材料，其在高應(yīng)變率下的響應(yīng)對(duì)于理解材料的宏觀力學(xué)行為有重要參考價(jià)值。
　　本文主要完成了以下工作：
　　（1）針對(duì)聚合物基顆粒復(fù)合材料，基于Hopkinson桿實(shí)驗(yàn)建立了宏觀數(shù)值模型，獲得材料在高應(yīng)變率下的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng)。模擬結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果較好的吻合表明

2、了模型的可信性。然后基于CT掃描圖像建立了顯式表征材料細(xì)觀非均勻特征的代表性體積單元（Representative Volume Element）。該模型采用廣泛使用的內(nèi)聚力單元描述材料不同位置處的損傷演化規(guī)律。通過(guò)在實(shí)體單元邊界處均布內(nèi)聚力單元，可以顯式地追蹤材料中裂紋從起裂擴(kuò)展到材料最終失效的全過(guò)程。將宏觀模型中獲得的應(yīng)力-試件曲線經(jīng)過(guò)一定的修正之后施加在細(xì)觀模型邊界上，獲得了不同應(yīng)變率下材料的力學(xué)響應(yīng)。基于該模型獲得了細(xì)觀結(jié)構(gòu)、加

3、載速度等因素對(duì)材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的影響。
　?。?）建立了具有不同顆粒尺寸、形貌、分布規(guī)律等的細(xì)觀損傷模型，獲得拉伸載荷作用下的應(yīng)力應(yīng)變曲線。研究了不同幾何特征對(duì)于材料宏觀力學(xué)行為的影響。同時(shí)獲得了材料從微裂紋萌生、擴(kuò)展最后完全失效的全過(guò)程。通過(guò)分析該過(guò)程獲得不同因素對(duì)于材料損傷斷裂機(jī)制的影響；
　?。?）建立了帶有初始裂紋的顆粒填充復(fù)合材料的雙尺度有限元模型，在裂紋尖端局部區(qū)域采用本文建立的細(xì)觀損傷模型，其余區(qū)域采用均勻化