增强热塑性管材干/湿破裂失效的实验与数值研究

摘要整理

本文通过实验与数值模拟相结合的方法，系统研究了增强热塑性管材（RTPs）的破裂失效机制。实验中观察到两种完全不同的破裂形式。干破裂形式表现为基体开裂、纤维断裂以及内衬和外层破损，是常见的破裂形态。首次在实验中发现了一种新的破裂形态——湿破裂形式，其特征为外层出现长凹陷，复合材料损伤不可见。为模拟RTPs的破裂失效，建立了数值模型，采用单元删除准则和基于Hashin-Yeh失效准则的非线性刚度退化模型，对三维复合材料进行渐进失效分析。研究发现：湿破裂形式的破裂压力更低，损伤面积更大，在工程应用中更具危险性。在干破裂形式中，渐进失效首先发生在中层复合材料，最终导致管材破裂。在湿破裂形式中，水流入管材中层，引起分层、基体开裂和外层鼓包，此过程中纤维对承载的贡献很小。数值模型在预测破裂压力和复合材料损伤扩展方面表现良好。纤维和基体的拉伸失效是主要失效模式。

相关论文