功能梯度界面相对周期分布纤维增强复合材料反平面剪切的影响

• 作者: 杨绘峰 高存法
• 来源期刊: 固体力学学报
• 关键词: 复合材料 复变函数 功能梯度界面相 周期分布
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 研究论文|Research Papers
• 页码范围: 53-62
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2020.030

摘要

基于复变函数理论和边界配点法,探索了功能梯度界面相在周期均匀分布纤维增强复合材料反平面剪切问题中所起的作用.由于纤维在复合材料基体中的周期分布是均匀的,将其简化成含一功能梯度界面相夹杂的方形单胞.采用分层均匀化方法,将功能梯度界面相离散成K层界面层.当K足够大时,每个界面层可视为匀质材料,同时计算得到的复合材料宏观性能趋于定值.根据单胞内的基体、界面相和夹杂的几何外形特点,分别给出复势函数的级数形式,这些复势函数在各组分的相邻界面应满足连续性条件,在单胞的外边界应满足周期性边界条件和远场加载条件,从而确定复势函数中的待定系数,进而根据平均场理论确定复合材料有效模量.主要探讨了夹杂体积分数、各组分模量、功能梯度界面相的模量渐变形式等因素对纤维增强复合材料性能的影响.结果表明:不管基体模量相对于夹杂模量是大还是小,都有对应的界面相模量渐变形式可使夹杂周围的等效应力集中系数减小;另外还发现仅当夹杂模量较大时,功能梯度界面相模量的变化方式对复合材料有效模量产生不可忽视的影响.