三维编织复合材料失效准则与微观损伤演化机制研究

摘要整理

三维多向编织复合材料的复杂细观结构使得通过实验手段单独捕捉损伤演化过程和机制面临挑战。为解决此问题，本研究建立了基于多种失效准则的有限元框架，用于研究三维四向编织复合材料在拉伸和压缩载荷下的细观级渐进损伤演化规律。采用三单元胞模型表征编织复合材料的微观结构，该模型基于编织工艺参数和纱线走向分布建立。将三类典型失效准则及其相应的刚度退化模型集成到有限元框架中，以研究编织复合材料的细观级渐进损伤演化。对编织复合材料代表性单元进行单轴拉伸和压缩仿真，揭示了强度演化和失效机制。仿真结果表明，LaRC05方案能够有效捕捉三维四向编织复合材料在单轴压缩载荷下的剪切非线性特征及纤维与基体间的相互作用。从拉伸状态转变为压缩状态时，材料的失效模式发生转变，从纤维断裂转变为纤维微屈曲和纤维裂纹扩展。因此，建立更准确的失效准则需充分考虑失效模式和物理机制的影响。

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