碳纤维/环氧树脂复合材料吸湿依赖型II型分层的新型内聚力模型

摘要整理

内聚力区模型（CZM）广泛应用于工程结构分层和界面脱粘行为的模拟。然而，CZM形状的选择会影响仿真结果的准确性，因此选择合适的牵引-分离律（TSL）和相应的内聚力参数至关重要。本研究采用端部缺口弯曲（ENF）试验，模拟了不同吸湿含量（0%、2.2%、3.8%和5.3%）下单向碳纤维/环氧树脂复合材料的II型分层。实现了具有变化伪塑性参数（Γ）的梯形TSL（TTSL），并进行了对比分析。研究提出了内聚力参数选择指南，建立了这些参数与吸湿含量之间的关系。结果表明，Γ=0.99相比Γ=0能更准确地预测力-位移响应。估算的内聚力区长度范围为2.0~2.4 mm。裂纹扩展过程中，分析表明在峰值力处，裂纹尖端前方约0.5~0.6 mm的区域发生完全失效，同时在完全失效区后方2.3~2.4 mm处开始出现损伤萌生。研究结果为吸湿环境下复合材料分层行为的精准预测提供了理论基础。

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