Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Hành Vi Vi-Mạch Của Vật Liệu Composite Đơn Hướng Dưới Tải Trọng Cắt Ngang
Tóm tắt
Các tác động của lớp giữa giữa sợi và ma trận lên hành vi cơ học vi và vĩ của tấm composite gia cường sợi chịu tải trọng cắt ngang ở khoảng cách xa đã được nghiên cứu. Lớp giữa đã được mô hình hóa bằng các lớp lò xo dẻo mà có mối quan hệ tuyến tính với các lực tác động thường và tiếp tuyến. Phân tích số theo phương pháp phần tử biên đã được thực hiện trên các tế bào composite cơ bản. Đối với các composite không bị hỏng, ứng suất tại mặt bên ma trận của lớp giữa và mô đun cắt hiệu quả đã được tính toán như một hàm của tỉ lệ thể tích sợi và độ cứng của lớp giữa. Kết quả được trình bày cho nhiều độ cứng lớp giữa khác nhau, từ kết dính hoàn hảo đến hoàn toàn không dính. Đối với composite xếp theo dạng vuông, kết quả cho thấy rằng đối với độ cứng lớp giữa cao k > 10, sự gia tăng trong tỉ lệ thể tích sợi dẫn đến mô đun cắt ngang hiệu quả cao hơn. Đối với độ cứng lớp giữa tương đối thấp k < 1, đã chỉ ra rằng sự gia tăng tỉ lệ thể tích sợi gây ra sự giảm mô đun cắt ngang hiệu quả. Đối với trường hợp kết dính hoàn hảo, mô đun cắt hiệu quả cho composite xếp theo dạng lục giác lớn hơn một chút so với composite xếp theo dạng vuông. Cũng đối với composite bị hỏng với lớp giữa bị lỏng một phần, các trường ứng suất cục bộ và mô đun cắt hiệu quả đã được tính toán và một sự giảm mô đun cắt hiệu quả đã được quan sát.
Từ khóa
#hành vi cơ học vi #tấm composite gia cường sợi #tải trọng cắt ngang #lớp giữa #độ cứng lớp giữa #mô đun cắt hiệu quảTài liệu tham khảo
Adams, D.F., Doner, D.R.: Transverse normal loading of a unidirectional composite. J. Compos. Mater. 1, 152–164 (1967)
Chen, P.E., Lin, J.M.: Transverse properties of fibrous composites. Mater. Res. Stand. 29–32 (1969)
Christensen, R.M., Lo, K.H.: Solutions for effective shear properties in three phase sphere and cylinder models. J. Mech. Phys. Solids 27, 315–330 (1979)
Takahashi, K., Chou, T.W.: Transverse elastic moduli of unidirectional fiber composites with interfacial debonding. Metall. Trans. A. 19A, 129–135 (1988)
Highsmith, A.L., Shin, D., Naik, R.A.: Local stresses in metal matrix composites subjected to thermal and mechanical loading. ASTM STP 1080, 3–19 (1990)
Gosz, M., Moran, B., Achenbach, J.D.: Effect of viscoelastic interface on the transverse behavior of fiber-reinforced composites. Int. J. Solids and Struct. 27(11), 1757–1771 (1991)
de Kok, J.M.M., van Klinken, E.J., Peijs, A.A.J.M.: Influence of fiber surface treatment on the transverse properties of carbon fiber reinforced composite. Advanced Composites ’93 Int. Conf. Adv. Compos. Mater. 427–432 (1993)
Achenbach, J.D., Zhu, H.: Effect of interfacial zone on mechanical behavior and failure of fiber-reinforced composites. J. Mech. Phys. Solids. 37(3), 381–393 (1989)
Achenbach, J.D., Choi, H.S.: Matrix cracking and interphase failure in fiber composites. Local Mechanics Concepts for Composite Material Systems, IUTAM Symposium Blacksburg, VA 1991, Springer-Verlag, 149–163 (1992)
Choi, H.S., Achenbach, J.D.: Stress state at neighboring fibers induced by single-fiber interphase defects. Int. J. Solids and Struct. 32(11), 1555–1570 (1995)
Choi, H.S., Achenbach, J.D., Kim, C.: Micromechanical bilinear behavior of composite lamina subjected to combined thermal and mechanical loadings. Mech. of Composite Mater. Struct. 8(2), 135–156 (2001)
Laird II, G., Kennedy, T.C.: Poisson’s ratio and the interfacial behavior of composite materials. Compos. 26, 887–889 (1995)
Chen, H.R., Su, X.F., Williams, F.W.: Effects of imperfect interphase on overall average mechanical properties and local stress fields of multiphase composite materials. Compos. 26(5), 347–353 (1995)
Liu, Y.J., Xu, N., Luo, J.F.: Modeling of interphases in fiber transverse loading using boundary element method. J. Appl. Mech. 67, 41–49 (2000)
Liu, Y.J., Xu, N.: Modeling of interface cracks in fiber-reinforced composites with the presence of interphases using the boundary element method. Mech. Mater. 32(12), 769–783 (2000)
Goldberg, R.K., Steven, M.A.: A study of influencing factors on the tensile response of a Titanium matrix composite with weak interfacial bonding, NASA/TM-2000-209798 (2000)
Williams, M.L.: The stresses around a fault or crack in dissimilar media. Bull. Seismol. Soc. America 49, 199–204 (1959)
Brebbia, C.A., Dominguez, J.: Boundary elements; an introductory course. McGraw-Hill Book Co., New York (1994)
Kane, J.H.: Boundary element analysis in engineering continuum mechanics. Prentice-Hall, Inc., New Jersey (1994)
Hashin, Z.: Analysis of properties of fiber composites with anisotropic constituents. J. Appl. Mech. 46(3), 543–550 (1979)