跨尺度预测非屈曲织物增强复合材料的刚度和强度

来源期刊：复合材料学报2012年第6期

论文作者：李红周 丁江平 范欣愉

文章页码：170 - 178

关键词：非屈曲织物复合材料;对称单胞;跨尺度建模;细观力学有限元法;有效弹性常数;渐进损伤;强度预测;

摘    要：为了预测非屈曲织物增强复合材料的力学性能,建立了纤维束的正六边形单胞和非屈曲织物复合材料的长方形单胞,并重点推导了正六边单胞的方程边界条件。通过跨尺度逐级计算这两个单胞的有效弹性常数,得到了非屈曲碳纤维织物增强环氧树脂基复合材料的宏观有效弹性性能和强度。对该非屈曲织物复合材料在拉伸载荷下的累计失效进行了有限元损伤分析。结果表明:初始损伤发生在富树脂区或横向纤维束,损伤在富树脂区与横向纤维束内逐步扩展,最后向纵向纤维束扩展并迅速导致整体失效;非屈曲织物增强复合材料的面内拉伸模量的计算预测值非常接近实验值,面内拉伸强度计算值略小于实验值。