复合材料微观桥联行为的相场断裂预测
应用物理
2022-01-11 v1 材料科学
计算工程、金融与科学
摘要
我们研究了微观结构桥联对复合材料断裂韧性的作用。为此，提出了一种集成相场断裂与内聚区模型的新计算框架，以模拟纤维断裂、基体开裂和纤维-基体脱粘。复合材料微观结构由裂纹尖端附近的嵌入单元表示，而样品其余部分建模为各向异性弹性固体。该模型首先针对单缺口三点弯曲试验的横向基体开裂实验数据进行了验证。随后，将模型扩展以预测晶粒桥联、砖-泥微观结构和三维纤维桥联对裂纹扩展阻力的影响。结果表明，这些微观结构通过纤维-基体脱粘、纤维断裂和裂纹偏转在提升断裂韧性方面非常有效。特别是，相对于基体本体，三维纤维桥联效应可使失效耗散能量提高三个数量级以上，远超混合律的预测。这些结果揭示了微观桥联机制，并为开发高断裂韧性复合材料提供了虚拟工具。
引用
@article{arxiv.2201.03066,
title = {Phase field fracture predictions of microscopic bridging behaviour of composite materials},
author = {W. Tan and E. Martínez-Pañeda},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.03066},
year = {2022}
}