权国政
,
武东森
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黄小双
,
李贵胜
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.增刊(Ⅱ).036
由拉伸实验获得 E-玻纤增强复合板材的基本力学性能参数，为构建损伤分析模型及冲击有限元模型提供底层数据。通过弹性力学推导材料正交各向异性的本构关系，并对本构关系中的刚度矩阵进行数值解析，得到复合材料弹性本构方程；将结果应用于Hashin强度准则，建立以连续损伤力学为基础的正交各向异性损伤本构模型。将所建立的弹性及损伤本构关系赋予层合板三维模型，通过ABAQUS/Explicit软件模拟弹丸低速冲击GFRP板进行复合材料损伤力学分析，结果表明层合板内部损伤主要是分层和基体开裂，且层间脱层损伤面积远大于层内损伤，而各层内损伤模式中最主要的是基体开裂，其次是纤维断裂，而基体挤压和纤维挤压损伤区域相对较少。当层合板发生冲击变形后，冲击背部承受较大拉应力，微观上的损伤扩展演变到一定程度，基体开裂和纤维断裂会首先产生于GFRP冲击背面，而越靠近上表面损伤程度越小。
关键词:
复合材料层合板
,
拉伸实验
,
数值模拟
,
本构模型
黄小双
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姚远
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彭雄奇
,
龚友坤
,
张必超
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20160127.001
为了准确描述复合材料编织物的各向异性力学特性，首先，基于纤维增强复合材料连续介质力学理论提出了一种考虑纤维双拉耦合的复合材料编织物各向异性超弹性本构模型，该模型中单位体积的应变能被解耦为便于参数识别的纤维拉伸变形能、双拉耦合引起的挤压变形能和纤维间角度变化产生的剪切变形能；然后，给出了模型参数的确定方法，并通过拟合单轴拉伸、双轴拉伸和镜框剪切实验数据得到了本构模型参数；最后，利用该模型对双轴拉伸和镜框剪切实验进行了数值仿真，并将模拟结果与实验结果对比分析。结果表明：提出的本构模型适用于表征复合材料编织物在成型过程中由于大变形引起的非线性各向异性力学行为。所得结论表明提出的本构模型具有简单、实用的优点，且材料参数容易确定，可为复合材料编织物成型的数值模拟和工艺优化奠定理论基础。
关键词:
复合材料编织物
,
双拉耦合
,
本构模型
,
各向异性
,
数值模拟
郭文文
,
彭董挹海
,
黄小双
,
李云
,
姚远
材料科学与工艺
doi:10.11951/j.issn.1005-0299.20160328
在实际成形过程中,碳纤维复合材料往往处于复杂的应力状态,开展近于真实载荷环境下的力学试验分析,能够更准确地认识实际应用中材料的成形性能和变形机理.为获得碳纤维织物的基本力学特性,设计了平纹碳纤维织物拉伸试样及成形试样,进行了单轴拉伸、双轴拉伸、镜框剪切试验和方盒冲压成形实验研究,对比了不同双拉比及纱线取向对力学性能及成形性能的影响.研究结果表明:碳纤维织物具有高度的非线性、各向异性和双拉耦合特性,即经纬向纤维的力学性能会相互影响;剪切变形是成形过程中的主要变形模式,当剪切角达到临界锁死角时,织物发生起皱现象;同种织物不同纱线取向试样表现出不同的成形性能,因此可以根据零件几何形状选择合适纤维取向的织物,从而减少缺陷,优化成形零件的力学性能.研究结果为后续建立碳纤维织物本构模型和成形仿真奠定了基础.
关键词:
碳纤维
,
织物
,
成形性能
,
力学试验
,
成形实验
