规则性分布长纤维增强复合材料的等效弹性研究.pdf

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1、JournalofMechanicalStrength扼械跨度规则性分布长纤维增强复合材料的等效弹性研究EFFECTIVEELASTICITYoFREGULARLYDISTRIBUTEDLONGFIBERSREINFoRCEDCoMPoSITES杨慧”陈普会姜云鹏(1．南京航空航天大学航空宇航学院，南京210016)(2．河海大学力学与材料学院，南京210016)YANGHuiGHENPuHuiJIANGYunPeng(1．FacultyofAerospace，NangUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing210016，China)(2．De

2、partmentofEngineeringMechanics，HohaiUniversity，Nanjing210098，China)摘要建立一种用于预测规则性分布长纤维增强复合材料等效力学性能的分析模型。在位移格林函数中通过引入周期性分布几何特征来反映纤维分布和相互作用的影响。另外，利用双夹杂理论引入界面相微结构参数，研究复合材料有效弹性的尺寸效应。最后，通过与有限元计算结果比较，验证本理论模型的合理性。该分析模型可以进一步扩展用于其他的力学问题研究，比如损伤行为、材料弹塑性等。关键词界面均匀化理论纤维增强复合材料尺寸效应微观模型中图分类号TB332TB301AbstractCreatea

3、mieromechanicsmodeltopredicttheefectiveelasto-plasticbehaviorsofregularlydistributedlong-·fiberreinforcedcompositeshavingthesamemicrostructuresasaperiodicalunit—cell(UC)．ThreetypesofpackingdistributionsarecomparedthroughtheintroductionofgeometrycharacteristicsintotheGreen’Sfunction．Moreover，theeffe

4、ctofinterphaseisalsoaccountforwiththehelpofthedouble—inclusionmode1．TheaccuracyofthepresentmodelisverifiedbycomparingwithFEM(finiteelementmethod)results．Itisworthynotingthatthepresentmodelcanbeutilizedtostudysomeotherimportantissues．e．g．damagevariables，matrixplasticityandSOon．KeywordsInterphase；Hom

5、ogenization；Fiber·reinforcedcomposite(FRC)；Sizeeffect；MicromechanicsmodelCorrespondingauthor：YANGHui，E—mail：yanghui@nuaa．edu．Cn，Tel：+86-25—84499043，Fax：+86—25—87190162Manuscriptreceived20120410，inrevisedform20121220．(fibersreinforcedcomposites)弹性模量的影响。XunF引言等分析微极基体中含有涂层纤维复合材料在受到随着众多精细纤维比如纳米纤维、纳米管和纳

6、米均匀对称应力作用时的局部应力和偶应力分布。第二线等的出现，纤维增强复合材料的应用前景得到进一种研究方法是借用经典流体力学的表面张力概念，得步的扩展。在同样体积含量下，加入纳米增强相的复到基于界面或表面应力的分析模型。基于该模型，合材料相对于微米复合材料，宏观力学性能可以得到DuanHL等。。研究界面效应对复合材料有效弹性行显著地提高。纤维增强复合材料的许多整体性能在很为的影响，并建立两个简单的相似律描述尺寸效应的大程度上受到纤维尺寸的影响，其弹塑性力学行为主影响。除上述两种方法，界面相还作为基体与纤维之要依赖于纤维尺寸的大小。迄今为止，国内外已有很间的第三相来体现尺寸效应。如果界面相尺寸与

7、增强多关于尺寸效应的研究，应变梯度理论是最常用的分相相差不多，则界面相效应变得非常突出。界面模型析方法，并且进一步分为许多不同的表达形式。与其他理论相比，其优点是简单、明确和易处理。EringenACl】对这种非局部弹性理论工作做了细致Mori—Tanka方法、自洽及广义自洽方法等这些细观力总结。为了反映微观结构特性，这个理论中引入三个学模型都可以推广到界面相的研究，从而可直接进行位移梯度和偶应力。Cheng