应力分析和强度预测的碳纤维复合材质用多个洞使用凝聚性区域模型
Hamzah Alharthi1, Mohammed Y Abdellah2,3
1Mechanical Engineering Department, College of Engineering and Architecture, Umm Al-Qura University, Makkah 21955, Saudi Arabia.
这项研究使用有限元素分析预测了碳纤维复合材料具有多个孔的损伤. 结果显示,纵向孔的布置可以减少17%的应力,这有助于材料的选择.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 航空航天工程 航空航天工程
背景情况:
- 复合材料具有高特异性强度和低重量,对于航空航天,汽车和造船至关重要.
- 了解压力不连续性的复合材料中的损伤行为,如孔,对于结构完整性至关重要.
- 现有的模型往往简化了多孔复合结构中复杂的损伤机制.
研究的目的:
- 预测多孔碳纤维复合材料的损伤行为.
- 分析孔排列对应力分布的影响.
- 开发一个简单的分析模型来计算多孔层材的标称强度.
主要方法:
- 使用具有有限元素分析 (FEM) 的渐进损伤模型.
- 在纵向和横向方向沿着中央轴模拟了两个孔.
- 应用了一个具有恒定和线性参数形状的凝聚性区域模型.
主要成果:
- 在纵向孔排列中,确定了高达17%的应力降低.
- 开发了一个分析模型,与标称强度的实验发现密切匹配.
- 生成设计表,以帮助选择多孔复合板材的材料.
结论:
- 这项研究成功地预测了多孔碳纤维复合材料的损伤行为.
- 孔的布置显著影响应力分布和材料性能.
- 开发的分析模型和设计表为使用复合材料设计的工程师提供了宝贵的工具.
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