HGB周期增强复合材料有效性能及界面应力场数值分析.pdf

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1、塑料工业第40卷第1期CHINAPLASTICSINDUSTRY2012年1月HGB周期增强复合材料有效性能及界面应力场数值分析术姜鑫，李慧剑，徐海涛，左洪平(1．燕山大学建筑工程与力学学院工程力学系，河北秦皇岛066004；2．秦皇岛市第三建筑工程公司，河北秦皇岛066004)摘要：采用周期和对称理论将空心玻璃微珠(HGB)周期增强环氧树脂复合材料模型简化为立方体元，利用有限元方法，分析了微珠填充比、壁厚两个因素对材料宏观有效弹性模量及泊松比等弹性常数的影响规律，并研究了材料界面应力场分布情况。研究发现，材料宏观有效弹性模量及泊松比均与微珠填

2、充比、壁厚密切相关；它们之间的关系遵循提出的一t等效原理。并得出界面脱黏现象主要是由界面处径向应力造成的。关键词：空心玻璃微珠；颗粒增强复合材料；有效性能；界面应力场中图分类号：0341；TB332文献标识码：A文章编号：1005—5770(2012)01—0082—04NumericalStudyofEfectivePropertiesandInterfaceStressFieldofHGBPeriodicallyReinforcedCompositeJIANGXin，LIHui~ian，XUHai‘tao，ZUOHongping(1．Dep

3、artmentofEngineeringMechanics，YanshanUniversity，Qinhuangdgo066004，China；2．TheThirdConstructionEngineeringCompanyofQinhuangdao，Qinhuangdao066004，China)Abstract：Periodicandsymmetrictheorieswereusedtosimplifyhollowglassbead(HGB)periodically—reinforcedcompositemodelintocellcubes

4、．Theinfluenceruleofpackingratioandwallthicknessonthemacroscopicallyeffectiveelasticmodulus，Poisson’Sratioandinterfacestressfieldofcompositewerestudiedbyusingthefiniteelementmethod．IthadbeendiscoveredthatmacroscopicallyeffectiveelasticmodulusandPoisson’Sratiochangedasthepacki

5、ngratioandwallthicknesschanged．Therelationshipbetweenthemfollowed一tequivalenceprinciple．Interfacedebonedphenomenonmainlycausedbytheradialstress．Keywords：HGB；ParticleReinforcedComposite；EffectiveProperties；InterfaceStressField空心玻璃微珠(简称HGB)填充的环氧树脂复法、等效夹杂理论、代表体元法等。虽然这些理合材料是复合泡沫

6、塑料的一种类型，其泡沫结构是由论方法在细观力学基础上建立了细观量与宏观量之间空心微珠内部的空腔来实现的。该材料相比于传统泡的关系，但却不能给出局部场的细节，也不能对复合沫材料具有低密度、高强度、良好的吸能降噪性能、材料基体及夹杂的各影响因素对复合材料性能影响进气泡的大小和分布较容易控制等优点，从而引起了较行详尽的分析。方岱宁等用有限元方法分析了颗多研究者的广泛关注，并尝试用作模型材料、绝热保粒夹杂的几何分布、取向和几何尺寸效应等对复合材温材料、电绝缘材料、水下浮力材料和航空航天材料料的影响；香港理工大学樊建平等。。用立方体和运用¨I4J。因此，

7、此类材料的有效弹性模量、泊松六棱柱体两模型模拟颗粒增强复合材料机械性能，并比等表征材料力学性能并在工程结构设计中经常使用分析了两个模型的异同；辛美娟等用弹簧单元模的一些重要参数，以及决定材料性能的界面问题等一拟了HGB／EP复合材料的界面变形和破坏情况；魏直是人们关注的重要问题咱。悦广等1采用修正的Fleck—Hutchinson塑性应变近年来，国内外许多研究人员已经开始对颗粒增梯度理论、构元模型以及相关有限元方法，对颗粒增强复合材料的性能进行实验、理论及数值研究，并提强金属基复合材料力学性能进行了研究，并分析了材出了一些理论分析方法，代表性的

8、有自恰模型、微分料界面开裂与尺度效应。但是，关于对空心颗粒夹杂河北省自然科学基金资助项目(E2011203230)，河北省高等学校科学研究计划(201