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Homogenizing interfacial shear stress in brick-and-mortar structured composites via gradient modulus for enhanced mechanical properties

引用

Acta Mechanica Sinica 2024年第6期40卷 115-124页

作者： Yang Gao Jiawei He Jie Jiang Jianping Zuo School of Mechanics and Civil Engineering China University of Mining and Technology(Beijing)Beijing100083China

Inspired by nature,various biomimetic materials have been synthesized for enhanced mechanical properties,among which composites with brick-and-mortar structures attract the most *** such bio-inspired composites,the matrix layer mainly functions to transfer load between bricks through shearing,while the shear stress in the matrix is not uniform but highly concentrated on the interface ends,which tends to initiate cracks and evoke interface delamination in *** enhance the composites’resistance to interface delamination,we propose to homogenize the shear stress by adopting a matrix with a gradient modulus.A theoretical solution to the optimal gradient modulus of the matrix layer is obtained,followed by computational ***,composites with such functionally graded matrices are further demonstrated to possess higher elastic limits,higher resilience,and flaw tolerance than the uniform *** results of this paper should be of great value to the design and synthesis of advanced structural materials for superior mechanical performance.

关键词： Stress concentration Interface delamination brick-and-mortar structure Composite

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