复合板材的中等尺度模型:对缩放的未划痕板材进行验证和验证
Giuseppe Corrado1,2, Albertino Arteiro1, António Torres Marques1
1DEMec, Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Rua Dr. Roberto Frias, s/n, 4200-465 Porto, Portugal.
一个新的中等尺度损伤模型准确地预测了碳纤维增强聚合物 (CFRP) 层中的缩放效应. 该模型增强了纵向和横向故障机制的预测,对实验数据进行了良好的验证.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 计算力学 计算力学 计算力学
背景情况:
- 复合材料,如碳纤维增强聚合物 (CFRP),在航空航天和汽车行业至关重要.
- 了解和预测材料故障,特别是缩放效应,对于结构完整性至关重要.
- 现有的模型可能无法完全捕捉影响CFRP压力失效的复杂3D应力状态.
研究的目的:
- 开发和验证CFRP中大尺度损伤模型.
- 为了准确预测在拉伸和压力负荷下未划痕的CFRP层材中的缩放效应.
- 将复杂的3D应力状态纳入纵向损伤预测,并与横向故障模型相结合.
主要方法:
- 实施修订的纵向损伤法,考虑3D应力状态.
- 集成与三维摩擦涂抹裂纹模型进行横向故障.
- 使用ABAQUS/Explicit,用于内部层损伤的固体元素和用于分层的凝聚性元素.
- 包括基于位置和有效厚度的现场层特性.
主要成果:
- 成功预测了未划痕的CFRP优惠券中的缩放效应 (亚层和层层).
- 与文献数据的验证,显示模拟和实验结果之间的良好一致.
- 在预测纵向压力失效机制的发生和传播方面证明了准确性.
结论:
- 开发的中介尺度损伤模型有效地捕捉了CFRP层材中的缩放现象.
- 该模型能够解释3D压力状态,从而提高了故障预测的准确性.
- 这种经过验证的模型可以作为一种可靠的工具来分析CFRP组件的结构行为.
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