單向復合材料界面對其力學性能影響的研究.pdf

1、復合材料界面與復合材料性能間的關聯(lián)規(guī)律的研究是至關重要的，可以幫助實現(xiàn)對復合材料界面進行主動設計和控制。預測在各種服役下碳纖維增強復合材料結構性能蛻變規(guī)律，從而提高碳纖維的性能轉化率和復合材料的性能。這些工作將為碳纖維復合材料快速、高效、可靠地應用于先進國防裝備和民用提供系統(tǒng)的理論基礎和技術儲備。本文就是在這樣的背景下展開了界面對單向增強復合材料性能影響的研究。界面相不但是復合材料中基體相和增強相之間的橋梁，也是增強相能夠充分發(fā)揮其提高

2、承載作用的紐帶。此外界面相對復合材料的物理、化學及力學性能也有著至關重要的影響,使復合材料具有許多其他材料所沒有的獨特性能。
　　本文利用雙尺度均勻化方法對熱力耦合條件下的復合材料結構進行了分析，用均質(zhì)的宏觀結構和非均質(zhì)的具有周期性構造的細觀結構描述實際材料，將物理量表示為關于宏觀坐標與細觀坐標的函數(shù)，并用細觀和宏觀兩種尺度之比為小參數(shù)展開，用攝動技術將原問題轉化為細觀有限元問題和宏觀有限元問題，從而通過求解有限元方程預報復合材料

3、的剛度矩陣，并將其所得結果與通用有限元法和實驗所得結果進行對比，驗證該方法的可靠性。
　　然后研究了界面對橫向壓縮性能的影響。界面的損傷演化分析采用了內(nèi)聚力模型。由于在壓縮載荷作用下基體表現(xiàn)出一定的塑性，因此基體采用Mohr-Coulomb塑性模型進行模擬。而界面對橫向拉伸性能的影響的研究，界面仍采用內(nèi)聚力模型，纖維和基體表現(xiàn)極強的脆性，故采用脆性模型。在用戶材料子程序（umat）中引入最大拉應力準則，利用Murakami-Ohn