復合材料粘彈性本構關系與熱應力松弛規律研究-數值分析

       給出了預測復合材料粘彈性松弛模量、等效熱應力松弛系數和等效時變熱膨脹系數的均勻化方法的有限元數值實現步驟，研究了單向纖維復合材料隨溫度變化的粘彈性本構關系，以及熱應力松弛規律和熱膨脹系數的時變特征。單向纖維復合材料的一維熱變形分析數據顯示了熱應變對時間的強烈依賴關系：以數值形式給出的等效熱應力松弛模量對時間的依賴關系表明，等效的熱應力松弛模量對時間的依賴性較弱，其沖擊模量和漸近模量只相差0.4%。

      文獻[1]研究了基于均勻化理論的復合材料的粘彈性分析的多尺度方法，以及復合材料的等效熱應力松弛規律。引入了等效粘彈性熱應力系數張量和等效時變熱膨脹系數的概念，建立了含溫度變化的復合材料熱粘彈性本構關系，并給出了基于均勻化理論的復合材料粘彈性松弛模量、等效熱應力松弛系數和等效時變熱膨脹系數的預測方法。討論了特殊復合材料的含溫度變化的粘彈性本構關系的特征。對于具有復雜微結構的復合材料，其粘彈性參數的確定需要數值求解技術。

       單向纖維復合材料是組成復雜結構材料的基本材料，例如層合結構的每個單層均是單向纖維復合材料。另一方面，編織材料中的纖維束也是由多個纖維絲預浸樹脂等基體材料構成。纖維束也表現出單向纖維復合材料的性質。因此，研究單向纖維復合材料的粘彈性性質是研究復合材料粘彈性性質的基礎。

       本文作者在文獻[1]的基礎上，研究確定復合材料粘彈性性質的數值求解技術，針對單向纖維復合材料，給出求解細觀均勻化問題的有限元列式：研究單項纖維復合材料的含溫度變化的粘彈性本構關系，以及熱應力松弛規律和熱膨脹系數的時變特征：求解單向纖維復合材料的一維熱變形分析問題，分析熱應變對時間的依賴關系，以說明等效熱膨脹系數的時變特征：以數值形式分析等效熱應力松弛模量對時間的依賴關系。

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