厚度对不连续纤维复合材料结构断裂行为的影响
应用物理
2019-03-27 v1
摘要
在本研究中，我们通过实验和数值方法研究了不连续纤维复合材料（DFCs）的I型层内断裂和尺寸效应随结构厚度的变化。通过测试几何缩放的单边缺口拉伸（SENT）试样，确定了DFCs名义强度的显著结构尺寸效应。随着试样尺寸增大，名义强度降低。对于小试样，我们发现有限的尺寸效应伴随增强的伪延性以及与线弹性断裂力学（LEFM）的强烈偏离。对于足够大的试样尺寸，名义强度的缩放紧密遵循LEFM并伴随强烈的脆性失效。随着厚度增加，尺寸效应减小。我们确定了断裂能和断裂过程区的有效尺寸随结构厚度的函数关系。为此，我们整合了等效断裂力学和随机有限元建模。在实验上，我们收集了几何缩放的单边缺口拉伸（SENT）试样的名义强度。数值随机模型通过显式生成片状颗粒来捕捉DFCs复杂的、非均匀的细观结构。从集成分析中发现，断裂能显著依赖于结构厚度。其显示逐渐增加到2 mm，并在3 mm后饱和至57.77 N/mm，是典型铝合金的4.81倍。
引用
@article{arxiv.1903.10539,
title = {Effect of the Thickness on the Fracturing Behavior of Discontinuous Fiber Composite Structures},
author = {Seunghyun Ko and James Davey and Sam Douglass and Jinkyu Yang and Mark E. Tuttle and Marco Salviato},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.10539},
year = {2019}
}