纤维束增强复合材料的双层次随机扩大临界核模型
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- 2021-04-28
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针对纤维束增强复合材料,提出了双层次随机扩大临界核模型。以复合材料制造工艺为基础建立了纤维间距和纤维束中纤维根数的计算模型,将复合材料中的纤维分为2个层次:纤维束和纤维束群,并提出父核和子核的概念对临界核的构成进行了区分,用Beyerlein公式计算纤维束群中纤维束相继失效引起的纤维束的平均应力集中因子,用Sivasambu公式来计算纤维束中纤维相继断裂造成的纤维的应力集中因子。然后,以纤维断裂蔓延的主要模式为基础,将逐渐增大的无效长度引入纤维束内部,根据统计学理论推导相应的复合材料破坏概率计算公式。编制了相关程序,通过该程序分别预测了S玻纤、E玻纤、玄武岩纤维无捻单向纤维布增强复合材料试件的拉伸强度。对3种复合材料板进行了拉伸强度及基体的拉伸和剪切实验,并对比了预测结果与实验结果。研究结果显示,直接将实验对象的材料、几何参数代入就能得到与实验结果吻合的预测结果。
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