织物增强玻纤/环氧树脂厚壁管在复合疲劳弯曲和内部静水压力作用下的新失效准则

摘要整理

选择合适的失效准则是复合材料研究的关键目标，也是新材料工程应用前的必要步骤。由于复合材料的特殊力学行为和性能特征，失效准则的适用性评估更具挑战性，且其适用性随材料类型和应力状态而显著变化。本研究采用织物增强玻纤/环氧树脂（GFRE）厚壁管试样，设计两种纤维铺层方向[0°,90°]₃ₛ和[±45°]₃ₛ，以及两种制造工艺M1和M2，在不同压力比条件下进行复合疲劳弯曲和内部静水压力联合加载试验。压力比Pr分别为0、0.25、0.50、0.75（对应爆破压力的0%、25%、50%、75%）。试验结果表明：在所有压力比条件下，[0°,90°]₃ₛ铺层试样的弯曲强度均高于[±45°]₃ₛ试样，这是因为[0°,90°]₃ₛ铺层的剪应力分量σ₆最小值为零。对于两种纤维铺层和两种制造工艺，现有失效准则均无法准确预测该复合加载工况下的失效，主要原因是环向应力对应力幅值和相应疲劳强度的影响。为此，引入了新的修正项，使Norris-Distortional准则、Tsai-Hahn准则和Tsai-Hill准则适用于该工况，建立了新的复合失效准则。

相关论文