Z-pin增强复合材料Ⅰ型断裂韧性数值分析
来源期刊：复合材料学报2009年第4期
论文作者：焦晓辉 郑锡涛 李亚智 杨帆
关键词：复合材料; Z-pin; Ⅰ型断裂; 虚拟裂纹闭合法;
摘 要：采用细观力学方法以及虚拟裂纹闭合法(VCCT)对含有Z-pin增强复合材料双悬臂梁(DCB)结构Ⅰ型断裂韧性进行了研究.利用有限元法建立了结构模型,采用实体单元模拟复合材料层压板结构和非线性弹簧元模拟Z-pin.通过计算应变能释放率对含有不同体积分数Z-pin的复合材料层压板Ⅰ型断裂韧性与不含Z-pin的复合材料层压板Ⅰ型断裂韧性进行了对比分析.研究表明,含有Z-pin增强复合材料双悬臂梁(DCB)结构Ⅰ型断裂韧性在裂纹扩展过程中受到Z-pin桥联作用的影响而显著增强,且其增强效果与Z-pin的体积分数、处在桥联区的Z-pin数目均相关,这表明Z-pin增强方法能够有效提高复合材料层压板的分层扩展阻力.
焦晓辉1，郑锡涛1，李亚智1，杨帆1
(1.西北工业大学,航空学院,西安,710072)
摘要:采用细观力学方法以及虚拟裂纹闭合法(VCCT)对含有Z-pin增强复合材料双悬臂梁(DCB)结构Ⅰ型断裂韧性进行了研究.利用有限元法建立了结构模型,采用实体单元模拟复合材料层压板结构和非线性弹簧元模拟Z-pin.通过计算应变能释放率对含有不同体积分数Z-pin的复合材料层压板Ⅰ型断裂韧性与不含Z-pin的复合材料层压板Ⅰ型断裂韧性进行了对比分析.研究表明,含有Z-pin增强复合材料双悬臂梁(DCB)结构Ⅰ型断裂韧性在裂纹扩展过程中受到Z-pin桥联作用的影响而显著增强,且其增强效果与Z-pin的体积分数、处在桥联区的Z-pin数目均相关,这表明Z-pin增强方法能够有效提高复合材料层压板的分层扩展阻力.
关键词:复合材料; Z-pin; Ⅰ型断裂; 虚拟裂纹闭合法;
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