温垚珂
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徐诚
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董雪花
玻璃钢/复合材料
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)无纬布是制作软质防弹衣的主要材料.首先通过实验研究了UHMWPE无纬布在准静态载荷下的拉伸、面内剪切和冲压式剪切特性.实验表明,UHMWPE无纬布在准静态拉伸过程中发生突然的脆性断裂,拉伸强度约为641 MPa;面内剪切实验中试件的力-位移曲线呈现明显的非线性,材料在受力方向发生了塑性强化,试件的主要失效形式为基体的剪切破坏,失效后纤维夹角从90°减小到74°;设计制造了一套用于测量UHMWPE无纬布沿厚度方向剪切强度的夹具,实验得到该型无纬布的剪切强度约为168MPa.随后采用壳单元建立对应的有限元模型,对拉伸实验和冲压式剪切实验过程进行数值模拟.拉伸数值结果在最大拉力、拉伸强度和失效应变等指标上与实验结果较一致,并给出了拉伸过程中试件中的应力分布情况;冲压式剪切数值结果给出了剪切失效部位每层单元的应力变化情况.
关键词:
UHMWPE
,
拉伸
,
面内剪切
,
冲压式剪切
,
有限元
庞宝君
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陈勇
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郑伟
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丰硕
复合材料学报
为确定S2玻璃纤维/环氧树脂(S2-Glass/Epoxy)叠层复合材料面内剪切应力-应变关系,对S2-Glass/Epoxy叠层复合材料面内剪切拉伸载荷下的弹、塑性连续损伤本构模型及应用进行了研究.基于平面应力状态下的连续损伤力学模型,通过典型面内剪切拉伸实验,分别建立了忽略塑性应变和考虑塑性应变的两种连续损伤力学(CDM)模型,并确定相关参数.通过ABAQUS/Explicit用户子程序VUMAT接口,分别采用两种CDM模型对S2-Glass/Epoxy叠层复合材料面内剪切拉伸实验进行有限元数值计算,与实验结果对比,验证模型可靠性,并分析单元类型对有限元计算结果的影响.研究结果表明:忽略塑性应变的CDM模型可以很好地预测复合材料面内剪切失效强度,但不能较好地预测其非线性力学响应;考虑塑性应变,将塑性硬化与损伤耦合后的CDM模型则能较好的预测复合材料非线性力学响应和面内剪切失效强度;该平面应力状态下建立的CDM模型可用于壳单元进行复合材料有限元数值计算,横向剪切作用导致传统壳单元数值计算的载荷位移曲线略低于平面应力单元计算结果;减缩积分算法有利于提高有限元数值计算结果的准确性.
关键词:
Glass/Epoxy
,
面内剪切
,
塑性硬化
,
连续损伤
,
用户材料子程序
吕双祺
,
石多奇
,
杨晓光
,
孙燕涛
,
冯坚
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhc1xb.20150105.002
基于V型缺口试样双轨剪切法设计了面内剪切试验方案,开展了莫来石纤维增强气凝胶复合材料的室温面内剪切和弯曲性能试验,采用数字图像相关方法对试样表面的位移场和应变场进行测量,并分析了力学行为和破坏模式.结果表明:设计的试验方案可以在测试区域获得均匀的剪切应变场,适用于莫来石纤维增强气凝胶复合材料的面内剪切性能测试.试验获得的面内剪切模量和强度分别为248MPa和0.95 MPa,弯曲模量和强度分别为294MPa和2.08 MPa.面内剪切载荷下,试样的裂纹萌生于缺口尖端附近,并沿两缺口连线方向扩展.根据弯曲正应变场的分布特点,发现试样中性层与几何对称面不重合,验证了该材料拉压模量不同的性质.采用数字图像相关方法获得的中性层位置和理论计算值比较接近,相对误差在10％左右.
关键词:
气凝胶复合材料
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面内剪切
,
破坏模式
,
数字图像相关方法
,
中性层
