脆性基体复合材料裂尖邻域夹杂—基体界面脱粘发展的数值模拟

作     者：张凡 牛莉莎 史平安 莫军 ZHANG Fan;NIU LiSha;SHI PingAn;MO Jun

作者机构：清华大学航天航空学院北京100084 中国工程物理研究院结构力学研究所绵阳621900 

出 版 物：《机械强度》 (Journal of Mechanical Strength)

年 卷 期：2007年第29卷第4期

页      面：607-613页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 080102[工学-固体力学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金项目(10276020) 国家重点基础研究发展计划(973)(2004CB619304)~~ 

主　　题：夹杂-基体界面脱粘 脆性基体复合材料 损伤发展 应力强度因子 解析胞元 数值模拟 

摘      要：夹杂—基体界面脱粘是脆性基体复合材料在拉伸载荷下的主要损伤机制之一。同时,材料内部裂纹尖端附近区域因应力集中,往往具有相对较高的损伤可能性。文中提出一种以一类包含非均匀相的解析胞元为基础的数值方法,以考察脆性基体复合材料内部裂尖临域夹杂脱粘的发展以及此过程中应力强度因子的变化。该方法分别应用含夹杂与含裂尖的解析胞元,以精确描述夹杂—基体界面与裂纹尖端附近的高梯度场函数,并利用Weibull概率函数控制加载过程中夹杂脱粘的发生。应用此方法可方便地建立复合材料内部裂尖附近细观结构的有限元模型,预测各夹杂依次发生脱粘的过程,并获得夹杂脱粘概率与裂纹场应力强度因子随载荷的发展规律。根据模拟结果,详细讨论材料各方面性质对于裂尖附近区域力学行为的影响。