无限抗弯纤维晶格

本文提出了由可承受弯曲和拉伸的无限弹性纤维构成的双周期晶格。该模型描述了平面周期结构的弹性性质。利用此模型模拟了无限纤维二维阵列的行为。考虑了含有一行断裂纤维的材料。这些断裂纤维在材料中形成形如长直裂纹的失效。晶格在垂直于直裂纹方向受拉。研究了该晶格的断裂条件。给出了第一根未断裂纤维中应力的闭合形式表达式以及断裂韧性的表达式。这些值是晶格力学参数和两族纤维中张力的函数。闭合形式解展示了材料显著的行为。即，二维晶格的断裂行为根本性地取决于材料中平行于裂纹方向的预应力。如果存在平行于裂纹方向的纤维中的张力，它会稳定裂纹扩展并使未断裂纤维中的载荷分布更均匀。二维晶格在双向受拉时表现类似于平面弹性介质。有限长度裂纹呈现细长椭圆裂口形状。如果平行于裂纹方向的纤维无应力，则晶格表现出另一种行为。裂纹附近的应力集中特征不同。裂纹尖端的载荷分布变化显著。第一根未断裂纤维承受更高载荷。裂纹呈透镜状，且裂纹边界在尖端形成有限角度。