考虑界面相的单向复合材料力学性能预报研究
【摘要】 碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)由于其诸多卓越的力学性能在工程领域得到广泛应用。复合材料的宏观性能是由其特殊的细观结构决定的,为了更加充分地发挥其力学潜能,需要深入了解其宏观现象的细观本质。随着实验技术的发展,人们对复合材料界面相的认识逐渐深入,从改变界面相性能角度优化复合材料是目前的一个研究热点。在这样的背景下,建立含有界面相的单向复合材料力学性能预报具有重要的工程和学术意义。为了在理论上清晰描述本论文的研究思路,将复合材料整体上等效为一个黑匣子,其细观和宏观参数分别作为黑匣子的输入和输出部分,性能预报研究的主要任务就是揭开黑匣子的秘密,建立该输入输出之间的定量关系,为复合材料的优化设计、性能评价提供理论指导。本文针对单向CFRP,在考虑界面相的前提下,从刚度性能、热弹性性能、强度性能三个角度建立一套基于细观力学的性能预报方法,在预报宏观性能的同时揭示细观弹性应力状态直至损伤和破坏过程机理。本文所建立的性能预报模型在考虑纤维和基体等组分的同时,充分考虑了界面相的力学性能,并详细分析了界面相参数的影响规律。综合来讲,本文主要研究内容如下:1.刚度性能预报:本文通过解析法和