细观损伤力学在复合材料特性统计模拟仿真研究中的应用

来源 :浙江大学建筑工程学院 浙江大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sailor111
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随着复合材料在工程中的广泛应用,对材料的工程特性进行统计仿真模拟,预报复合材料的强度和性能是一个具有前途的研究方向。本文以此为研究背景,进行了如下的工作。本文介绍了细观损伤力学的基本研究内容,提出了一些细观损伤力学应用的基本理论模型,结合统计模拟方法,对一些复合材料的受力性能和损伤破坏机理进行了数值模拟仿真,得到了有参考意义的结果,其中包括对金属基体单向复合材料的损伤破坏过程、聚合物基体复合材料和混凝土复合材料的断裂过程以及超纳米晶体颗粒薄膜复合材料的受力特性和细观破坏过程进行了分子动力学和细观损伤力学及动态蒙特卡洛相结合的研究,给出相应破坏过程的关系和图形。这种对复合材料宏细观结合的统计仿真模拟方法对深入研究细观损伤力学在复合材料力学特性研究中的应用方面具有一定的参考意义。本文利用细观损伤力学理论分析模型,结合计算机Monte Carlo统计模拟技术对几种典型的复合材料在变形、损伤、破坏过程中的微-细观组织结构的变化、损伤和断裂破坏过程的演化特性进行了统计仿真模拟,得到以下结论:(1)单向纤维加固金属基体复合材料的强度是由纤维的原位强度而不是原始纤维的强度控制的,原位纤维的降解性质是复合材料低应力破坏的原因。(2)基体材料为二相颗粒结构聚合物材料,微粒体积分数的增加会导致宏观屈服应力的降低。最大正应力值的增加量随着微粒间尺寸差异的增加而增大,随着微粒体积分数的减少而增大。(3)对具有单晶菱块结构的超纳米晶体薄膜材料,菱块的拉伸强度随着试样尺寸的增加而降低。但是,当加载速率较低时,试样尺寸对菱块强度的影响比加载速率较高时更大。由最小尺寸试样在最低应变速率条件下模拟得到的拉伸强度代表了材料的最终强度。
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