弱界面粘結(jié)對復(fù)合材料有效性能的影響

      采用非線性彈簧元模擬界面，用細(xì)觀力學(xué)有限元法計算分析了不同界面特性下弱界面粘結(jié)的纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的宏細(xì)觀性能。并考慮了3種不同的界面模型。結(jié)果表明弱界面粘結(jié)的存在使復(fù)合材料宏觀性能下降。在常響應(yīng)界面情況下，復(fù)合材料橫向拉伸應(yīng)力一應(yīng)變曲線存在明顯的轉(zhuǎn)折點，對應(yīng)于界面分離的起始點，轉(zhuǎn)折點的位置取決于界面粘結(jié)強(qiáng)度。當(dāng)存在漸進(jìn)適應(yīng)界面時，復(fù)合材料橫向拉伸應(yīng)力一應(yīng)變曲線存在3個階段。
       金屬基復(fù)合材料具有較高的比強(qiáng)度、比剛度以及良好的抗蠕變、耐高溫等性能，因此在航空航天領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。復(fù)合材料做為一種多相結(jié)構(gòu)材料，其力學(xué)性能和失效機(jī)理都與組分相的性能、增強(qiáng)相的形狀、分布以及增強(qiáng)相和基體相之間的界面特性等細(xì)觀特征密切相關(guān)，大量的國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)對界面問題做了較多的研究。然而，由于界面的微觀結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，目前，還未做到清楚的認(rèn)識。在以前的研究中都有如下的假設(shè)：纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的界面或為一反應(yīng)層，或為一過渡層，因此將界面看成是一層極薄的、具有與纖維和基體不同的力學(xué)性能的界面層，然而這樣的假設(shè)很難測量出界面的特征常數(shù)。描述界面還有其它的一些模型，但都有一定的缺點。因此本文采用了非線性彈簧元來模擬復(fù)合材料的界面連接。

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