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简论耦合三维编织复合材料多尺度数值模拟与界面破坏准则生

收藏本文 2024-02-08 点赞:28608 浏览:125069 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:本论文针对三维编织复合材料主要探讨了两方面内容:一是数值浅析圆管的多尺度耦合,二是探讨界面破坏准则。首先建立了圆管状结构两种单胞模型,即微观单胞模型和细观扇形单胞模型,由编织参数确定两种模型的结构参数。,建立了扇形周期性单胞的有限元模型。探讨了如何实现周期性边界条件,确定了统一周期性边界条件,着重探讨了周期性边界条件的加法。在周期性边界条件下,用主节点上的约束力和位移求出平均应力、应变。在建立单胞模型的基础上,本论文对圆管的多尺度耦合进行了数值浅析。详细介绍和浅析了“宏观→细观→微观”、“微观→细观→宏观”两个历程。先后通过对微、细观单胞的浅析,得到了纤维束的平均弹性常数和编织复合材料的平均弹性常数。建立了正反两个方向的微观纤维应力的传递。选取一种有代表性的圆管结构进行平均材料参数和应力浅析,结果表明:本论文的浅析策略,既可以推算出材料刚度参数,又能用来浅析损伤和强度。最后围绕着三维编织复合材料的缺陷、纤维基体应力场、不同缺陷条件下裂纹尖端和界面端的奇异应力场展开的。首先,我们借用相关的断裂论述,总结出了三维编织复合材料断裂的准则;其次,我们建立了两种不同缺陷数值模型,对两种不一样的缺陷情况进行了数值模拟,计算出相应的纤维基体结合点的应力强度因子,以及裂纹尖端的应力强度因子;最后,在前面浅析的基础上,评价材料的断裂。关键词:三维编织复合材料论文微论文细观单胞论文多尺度耦合数值模拟论文有限元论文界面破坏准则论文

    摘要7-8

    Abstract8-9

    第1章 绪论9-17

    1.1 探讨背景9-10

    1.2 探讨近况10-15

    1.2.1. 三维编织复合材料细观结构和数学模型的浅析10-12

    1.2.2 对三维编织复合材料力学性能数值仿真的探讨12-14

    1.2.3. 三维编织复合材料界面力学的探讨14-15

    1.3 目前有着的不足15

    1.4 探讨内容15-17

    第2章 圆管状三维编织复合材料单胞模型探讨17-24

    2.1 引言17

    2.2 多尺度单胞模型17-20

    2.2.1 微观单胞模型17

    2.2.2 细观单胞模型17-18

    2.2.3 细观单胞模型参数确定18-20

    2.3 微细观单胞边界条件施加20-23

    2.3.1 统一周期性边界条件20-21

    2.3.2 圆管微、细观单胞边界条件确定21-22

    2.3.3 平均应力、应变计算22-23

    2.4 本章小结23-24

    第3章 圆管状三维编织复合材料多尺度耦合浅析24-31

    3.1 引言24

    3.2 细微观单胞平均弹性常数计算24-27

    3.2.1 碳纤维束平均弹性常数25

    3.2.2 扇形细观单胞平均弹性常数25-27

    3.3 结构浅析→细微观应力浅析27-28

    3.4 算例浅析28-30

    3.5 本章小结30-31

    第4章 三维编织复合材料界面破坏准则探讨31-64

    4.1 引言31

    4.2 界面端奇异应力场31-38

    4.2.1 界面力学结构模型31-32

    4.2.2 轴对称界面端应力奇异性32-38

    4.3 纤维缺陷界面奇异应力场38-44

    4.3.1 类似纤维拔出模型38-39

    4.3.2 圆柱界面轴对称裂纹39-44

    4.4 界面处裂纹的断裂准则44-53

    4.4.1 应力强度因子44

    4.4.2 数值计算策略44-46

    4.4.2.1 应力法45

    4.4.2.2 位移法45-46

    4.4.3 裂尖附近的应力模态46-47

    4.4.4 断裂准则47-53

    4.4.4.1 界面裂纹破坏准则48-50

    4.4.4.2 界面端破坏准则50-53

    4.5 含缺陷三维编织复合材料有限元模拟53-63

    4.5.1 纤维缺失模型53-57

    4.5.2 纤维基体界面微裂纹模型不难发现57-63

    4.6 小结63-64

    第5章 结论与展望64-66

    5.1 全文总结64

    5.2 展望64-66

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