双向碳纤维/环氧树脂纳米复合材料的计算分析：不同失效准则的对比研究

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数值分析为复杂工程问题的求解提供了有效的数学模型方法。随着数值模拟技术的广泛应用，众多工业部门和科研机构得以显著减少实验工作量。本研究充分利用数值分析的优势，采用不同失效准则对碳纤维/环氧树脂复合材料进行了深入研究。系统讨论了适用于单向和双向纤维增强聚合物复合材料的各类失效准则。重点研究了最大应力准则、Tsai-Wu准则和Hashin准则与渐进损伤分析相结合的方法，用于预测双向编织碳纤维/环氧树脂聚合物复合材料的失效行为。通过实验验证了数值预测的准确性。研究结果表明，Hashin失效准则的预测结果与销钉接头的实验失效分析最为接近。对于碳纤维/环氧树脂复合材料层板制备的销钉接头，当宽径比（W/D）和边径比（E/D）较大时，Hashin失效准则预测的极限失效载荷增量范围为12~16%。对于掺入多壁碳纳米管（MWCNTs）的碳纤维/环氧树脂复合材料层板制备的销钉接头，Hashin失效准则的预测结果范围为15~19%。

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