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复合材料多尺度渐进失效理论方法研究是重要基础研究方向。然而,多尺度渐进失效分析常常遇到应变局部化问题,导致微观胞元模型失去存在的合理性和客观性,多尺度分析也失去了意义。至今,国内外在考虑局部化问题上的复合材料多尺度力学性能研究很少。在国家自然科学基金资助下,项目负责人系统地开展了复合材料非局部多尺度渐进失效理论研究,主要创新工作体现在6个方面:(1)在国际上原创性地提出一个预测复合材料层内损伤和层间分层的统一非局部理论模型和有限元数值算法,通过引入并实现非局部积分理论解决了复合材料中应变局部化带来的数值问题,(2)在国际上首次将零厚度3D内聚力数值技术应用于压缩载荷作用下的复合材料分层失效研究中,探讨了不同内聚力形状、内聚力强度对后屈曲与分层相互作用机理的影响规律,(3)在国际上原创性地提出了一个内聚力/摩擦接触耦合的本构模型,应用于剪切载荷作用下的复合材料分层失效研究,(4)提出了一个考虑含热残余应力的复合材料微观渐进失效有限元模型以及考虑应变局部化问题的Mori-Tanaka宏微观多尺度均匀化方法,(5)在国际上首次开展了湿热环境下复合材料层合板分层失效声发射测试技术研究,(6)发展了低速冲击载荷作用下弹性和弹塑性复合材料层合板动态层内渐进损伤和层间分层的理论模型和有限元数值技术。负责人以第一或通讯作者共发表SCI论文13篇(JCR工程类1区论文2篇、2区论文5篇)、EI论文4篇,申请登记软件著作权3项。研究成果对于解决多尺度分析中的应变局部化问题,推动和完善复合材料均匀化理论,揭示复合材料失效机理以及刚度、强度性能退化机理,提升复合材料领域的基础研究水平与服役性能预测能力、具有重要理论和应用价值。 2100433B
碳纤维复合材料层合板多尺度渐进失效理论方法研究是当前复合材料领域中的重要基础研究方向。然而,多尺度渐进失效分析常常遇到应变局部化问题,结构边值问题成为数学上的病态问题,有限元分析结果依赖于网格尺寸,导致代表性微观胞元模型失去了存在的合理性和客观性,多尺度分析也失去了意义。至今,国内外在考虑应变局部化问题上的复合材料层合板多尺度力学性能研究非常少。本项目拟创新性地提出一套复合材料层合板非局部宏-微观多尺度渐进失效理论方法,包括统一的复合材料层内损伤和层间分层非局部损伤热动力模型、层间分层非线性内聚力模型、非局部多尺度渐进失效分析方法与有限元算法,结合复合材料力学性能试验,解决多尺度分析中的应变局部化问题,推动和完善复合材料渐进均匀化理论,揭示复合材料失效机理以及刚度、强度性能退化机理,对于提升复合材料领域的基础研究水平与结构设计水平、具有重要的理论价值和应用价值。
层合板设计的一般原则(1)均衡对称铺设原则除了特殊需要外,结构一般均设计成均衡对称层合板形式,以避免拉-剪、拉-弯耦合而引起固化后的翘曲变形。如果设计需要采用非对称或非均衡铺层,应考虑工艺变形限制。将...
水泥复合材料的主要特征咱不罗嗦了,对于路桥,一个是增强,一个是自修复。增强材料有金属,有机,无机纤维,比如钢纤维,玻璃纤维,碳纤维,芳族聚酰亚胺等等。自修复机敏水泥以自感知,自诊断,自适应,自修复以及...
树脂基复合材料、聚合物基复合材料、高分子基复合材料区别???
你指的是碳纤维复合材料吧,增强材料是碳纤维,主要取决于基体材料。比如炭/炭复合材料,是碳纤维增强炭(石墨)基体的复合材料,属于无机材料,主要应用于高温、摩擦方面;碳纤维增强树脂基复合材料,是有...
复合材料层合板刚度降理论模型研究
复合材料在静态和动态载荷作用下的损伤形式是十分复杂的,精确的模型能更深刻地揭示复合材料的损伤机理。以Hahn和Tsai提出的单向损伤模型为基础建立了刚度递降关系,运用上述刚度递降关系给出了一个疲劳寿命算例,计算数据与试验结果较为吻合,相对误差分别为7.72%和8.79%。结果表明:材料在循环加载作用下的损伤过程大体上可以分为两个阶段;通过保留泰勒级数展开二次项,能准确模拟出材料的"突然死亡"行为。
含孔复合材料厚板渐进失效分析
基于厚板理论和材料的参数退化准则,以三维HASHIN准则作为失效判据,研究了一种考虑Z向应力复合材料层压板结构的渐进失效计算方法,发展了复合材料中厚尺度含孔层压板渐进失效模型。使用ABAQUS软件的用户材料子程序UMAT,编写材料属性程序,建立含孔复合材料厚板的渐进失效分析模型,较好地预测了复合材料层压板的损伤扩展过程,并预测的极限强度与复合材料层压板开孔拉伸标准试验的试验数据吻合较好,验证了该模型在预测复合材料层压板极限强度上的有效性,该模型在对网格划分的简化极大地提高了计算效率。
本书从最基本的破坏原理出发,详细阐述了Puck准则的理论模型和复合材料失效过程及相关实验工作,书中内容详尽,分析透彻。
本书适合科研院所、高校、企业从事复合材料破坏机理研究,复合材料结构件及产品设计的研究人员、研究生、工程师学习及参考。
译者序
序言
前言
第1章引言
第2章层合板失效
第3章应力和强度分析:基础和定义
第4章Puck作用面失效准则
第5章渐进破坏过程的分析
第6章实验工作
第7章在软件中的应用
第8章Puck的成果在工业中的应用
第9章结论
附录
参考文献 2100433B
本书针对复合材料及其结构的热传导问题、热-力耦合和力-电耦合问题给出了多尺度计算方法及其理论分析.本书共分为八章,第一章给出了复合材料的多尺度分析方法;第二章介绍了小周期参数的椭圆形方程的均匀化理论;第三章介绍了两种多尺度算法;第四、五章给出了小周期复合材料热传导问题的二阶双尺度展开式及其收敛性分析;第六至八章分别研究了复合材料板的弯曲、热-力耦合和力-电耦合问题的二阶多尺计算方法.读者需具备微分方程、有限元方法和程序设计方面的初步知识即可学习本书。
本书可供统计学、信息与计算科学、数学与应用数学专业的本科生,应用数学、计算数学、运筹学与控制论和统计学专业的研究生,理工科相关专业的研究生,对微分方程数值解感兴趣的教师及科技工作者阅读。