顆粒填充復合材料動態(tài)力學行為研究.pdf

1、顆粒填充復合材料是一類包含兩種或者多種材料，具有特殊力學性能的復合材料。這類材料的力學響應與復雜的細觀結構和服役環(huán)境有密切聯(lián)系。特別地，對于具有粘彈性力學響應的聚合物基顆粒復合材料，其在高應變率下的響應對于理解材料的宏觀力學行為有重要參考價值。
　　本文主要完成了以下工作：
　?。?）針對聚合物基顆粒復合材料，基于Hopkinson桿實驗建立了宏觀數(shù)值模型，獲得材料在高應變率下的應力應變響應。模擬結果和實驗結果較好的吻合表明

2、了模型的可信性。然后基于CT掃描圖像建立了顯式表征材料細觀非均勻特征的代表性體積單元（Representative Volume Element）。該模型采用廣泛使用的內(nèi)聚力單元描述材料不同位置處的損傷演化規(guī)律。通過在實體單元邊界處均布內(nèi)聚力單元，可以顯式地追蹤材料中裂紋從起裂擴展到材料最終失效的全過程。將宏觀模型中獲得的應力-試件曲線經(jīng)過一定的修正之后施加在細觀模型邊界上，獲得了不同應變率下材料的力學響應?；谠撃Ｐ瞳@得了細觀結構、加

3、載速度等因素對材料的應力應變關系的影響。
　?。?）建立了具有不同顆粒尺寸、形貌、分布規(guī)律等的細觀損傷模型，獲得拉伸載荷作用下的應力應變曲線。研究了不同幾何特征對于材料宏觀力學行為的影響。同時獲得了材料從微裂紋萌生、擴展最后完全失效的全過程。通過分析該過程獲得不同因素對于材料損傷斷裂機制的影響；
　?。?）建立了帶有初始裂紋的顆粒填充復合材料的雙尺度有限元模型，在裂紋尖端局部區(qū)域采用本文建立的細觀損傷模型，其余區(qū)域采用均勻化