基于扩展有限单元法的短纤维/橡胶复合材料裂纹扩展分析

• 作者: 林晓珊 杨晓翔 高剑虹
• 来源期刊: 固体力学学报
• 关键词: 短纤维 橡胶 复合材料 扩展有限元 裂纹
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 研究简报|Research Notes
• 页码范围: 81-94
• 页数: 14页
• 语种: 中文
• DOI: 10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2021.042

摘要

为了研究短纤维/橡胶复合材料裂纹在拉伸载荷作用下的扩展演化规律,应用扩展有限元法对预制裂纹的短纤维/橡胶复合材料的裂纹扩展进行了数值模拟.采用随机顺序吸附算法在ABAQUS软件中生成短纤维分布模型,分析了失效准则参数(最大许用主应力和裂纹表面能)、短纤维细观参数(体积含量、长度和取向角)对裂纹扩展行为的影响规律,探究了短纤维的增韧机理,数值结果与试验结果吻合.研究结果表明:降低基体材料的损伤阈值可以实现裂纹的扩展,而不改变裂纹扩展特征;短纤维增强相的存在会改变裂纹的扩展方向,使裂纹的扩展路径呈现复杂性从而提高材料抗撕裂性能;裂纹扩展路径曲折度随短纤维含量、长度和取向角的增加而增大,试样拉断时所需要消耗的功增大,抗撕裂性提高.