不同片层尺寸不连续纤维复合材料结构的断裂行为及尺寸效应
应用物理
2018-12-27 v2
摘要
本研究探讨不连续纤维复合材料（DFCs）中的 I 型层内断裂与尺寸效应。为此，给出并深入讨论了三种片层尺寸下几何相似单边缺口拉伸（SENT）试样的断裂试验结果。结果清晰显示名义强度随试样尺寸增大而下降。该效应随结构尺寸增大而愈发显著。研究发现，当试样足够大时，结构强度按线弹性断裂力学（LEFM）缩放，且失效以极脆的方式发生。相比之下，小试样表现出更明显的伪延性，缩放效应有限且显著偏离 LEFM。为表征断裂能与断裂过程区的有效长度，提出了一种结合等效断裂力学与随机有限元建模的方法。该模型通过显式建模片层来考虑材料复杂的随机细观结构。借助此理论框架，首次估算了 DFCs 的 I 型断裂能，并表明其显著依赖于片层尺寸。特别地，在所研究的范围内，断裂能被证明随片层尺寸线性增加。
引用
@article{arxiv.1812.08312,
title = {Fracturing Behavior and Size Effect of Discontinuous Fiber Composite Structures with Different Platelet Sizes},
author = {Seunghyun Ko and Jinkyu Yang and Mark E. Tuttle and Marco Salviato},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.08312},
year = {2018}
}
备注
42 pages, 16 figures