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颗粒填充复合材料动态力学行为研究
发布人: 和记娱h88 来源: 和记娱乐官方网登录注册 发布时间: 2020-12-30 09:40

  颗粒填充复合材料是一类包含两种或者多种材料,具有特殊力学性能的复合材料。这类材料的力学响应与复杂的细观结构和服役有密切联系。特别地,对于具有粘弹性力学响应的聚合物基颗粒复合材料,其在高应变率下的响应对于理解材料的宏观力学行为有重要参考价值。本文主要完成了以下工作:(1)针对聚合物基颗粒复合材料,基于Hopkinson杆实验建立了宏观数值模型,获得材料在高应变率下的应力应变响应。模拟结果和实验结果较好的吻合表明了模型的可信性。然后基于CT扫描图像建立了显式表征材料细观非均匀特征的代表性体积单元(Representative Volume Element)。该模型采用广泛使用的内聚力单元描述材料不同处的损伤演化规律。通过在实体单元边界处均布内聚力单元,可以显式地追踪材料中裂纹从起裂扩展到材料最终失效的全过程。将宏观模型中获得的应力-试件曲线经过一定的修正之后在细观模型边界上,获得了不同应变率下材料的力学响应。基于该模型获得了细观结构、加载速度等因素对材料的应力应变关系的影响。(2)建立了具有不同颗粒尺寸、形貌、分布规律等的细观损伤模型,获得拉伸载荷作用下的应力应变曲线。研究了不同几何特征对于材料宏观力学行为的影响。同时获得了材料从微裂纹萌生、扩展最后完全失效的全过程。通过分析该过程获得不同因素对于材料损伤断裂机制的影响;(3)建立了带有初始裂纹的颗粒填充复合材料的双尺度有限元模型,在裂纹尖端局部区域采用本文建立的细观损伤模型,其余区域采用均匀化模型。基于该双尺度模型获得了细观几何特征和颗粒/基体界面本构属性对裂纹扩展径和材料抵抗断裂能力的影响。

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