微尺度分析不同方向的复合材料中的热残余应力
Yanfeng Wang1, Qi Wu1,2
1State Key Laboratory of Mechanics and Control for Aerospace Structures, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Yudao Street 29, Nanjing 210016, China.
的方向会影响复合材料中的残余应力,特别是靠近接口的·米塞斯应力. 应力大小随着层角的增加而降低,为复合材料缺陷形成提供了洞察力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 复合材料 复合材料 复合材料
背景情况:
- 纤维增强塑料是通过分层预制材料制成的,具有特定的层面方向,以增强机械性能.
- 这种分层过程本质上引入了复杂的残余应力,受形成条件和层排列的影响.
研究的目的:
- 为了研究层面方向对复合材料微观水平的残余应力的影响.
- 在不同的冷却历史和层配置下分析·米塞斯应力的分布和大小.
主要方法:
- 利用有限元法 (FEM) 模拟了三个代表性的微观模型:单向,横层和角度层层层.
- 在三个不同的冷却历史下模拟模型,以捕捉应力发展的热效应.
主要成果:
- 的方向对复合材料内的温度分布的影响最小.
- 对·米塞斯应力 (von Mises stress) 观察到层面方向的显著影响,特别是在与层间接口相邻的纤维中.
- ·米塞斯应力大小随着层方向角的增加而减少,在热梯度下发生的变化.
结论:
- 微观分析揭示了层方向在残余应力分布中的关键作用,特别是·米塞斯应力,与宏观模型不同.
- 该研究确定了受微观残余应力影响的潜在缺陷发起点,特别是在自由边缘附近和热梯度下.
- 这些发现为复合材料的残余应力发展机制提供了宝贵的见解,这对于预测材料的行为和故障至关重要.
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