非圓截面纖維增強(qiáng)復(fù)合材料界面參數(shù)研究.pdf

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的基體和纖維之間的力學(xué)性能有很大的差異性，材料的力學(xué)性能在基體和纖維的界面處不連續(xù)，導(dǎo)致在界面處產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。復(fù)合材料界面處的應(yīng)力集中現(xiàn)象是導(dǎo)致復(fù)合材料在界面處產(chǎn)生內(nèi)部損傷、缺陷與破壞的重要原因。中性增強(qiáng)纖維對(duì)周圍彈性基體的應(yīng)力場(chǎng)不產(chǎn)生擾動(dòng)，可以消除界面應(yīng)力集中的現(xiàn)象。因此，研究纖維增強(qiáng)復(fù)合材料滿足中性增強(qiáng)纖維的界面參數(shù)具有重要的意義。傳統(tǒng)的研究總是假定基體和增強(qiáng)纖維之間是理想界面。在理想界面條件下，中性增強(qiáng)纖維不存

2、在；只有在非理想界面條件下，中性增強(qiáng)纖維才有可能存在。
　　本文采用零厚度線彈簧非理想界面模型，把具有基體相、增強(qiáng)相和界面相的三相模型簡(jiǎn)化為滿足非理想條件的基體相和增強(qiáng)相的二相模型。根據(jù)非理想界面條件，運(yùn)用彈性力學(xué)理論，分別獲得了各向同性材料和橫觀各向同性材料在反平面剪切和平面變形下中性增強(qiáng)纖維的界面參數(shù)。針對(duì)圓、橢圓和相交圓三種不同截面形狀的增強(qiáng)纖維，考察了增強(qiáng)纖維截面形狀對(duì)界面參數(shù)的影響。研究結(jié)果表明，界面參數(shù)與增強(qiáng)纖維的截面

3、形狀有關(guān)。另外，發(fā)現(xiàn)施加給復(fù)合材料的應(yīng)力場(chǎng)或位移場(chǎng)的大小對(duì)滿足中性條件的界面參數(shù)沒有影響，而應(yīng)力場(chǎng)或位移場(chǎng)的形式對(duì)界面參數(shù)有影響。通過分別研究各向同性材料和橫觀各向同性材料滿足中性增強(qiáng)纖維的界面參數(shù)，發(fā)現(xiàn)兩者具有相似的表達(dá)形式。給出了平面變形下，各向同性材料和橫觀各向同性材料在平面應(yīng)力和平面應(yīng)變兩種情況下界面參數(shù)的統(tǒng)一形式。研究了載荷、組分材料性能以及增強(qiáng)相截面幾何形狀等因素對(duì)滿足中性條件的界面參數(shù)影響規(guī)律，為非圓截面的中性增強(qiáng)纖維界面