复合材料学报

作者：李孟磊, 王兵, 胡记强,

关键词：快速傅里叶变换, 非局部损伤模型, 单向复合材料, 孔隙, 热力性能,

本文旨在深入探讨温度和孔隙率对不同纤维体积分数单向碳纤维增强环氧树脂基复合材料横向拉伸方面的力学行为的影响。为此，本文发展了基于最大偏置方法的代表性体积单元(Representative volume elements，RVE)生成算法，构建了一系列不同纤维体积分数和孔隙率的高保真的单向复合材料RVE模型。为解决损伤模型的局部化及克服传统有限元(Finite element methods，FEM)方法低效率的弊端，本文提出了一种耦合非局部损伤模型的快速傅里叶变换(Fast Fourier transform，FFT)方法计算框架，基于该计算框架通过对已报道的模型和结果进行对比分析，验证了本文所提出的计算框架具有很好的准确性和可靠性。在此基础上，深入研究了温度、孔隙率和纤维体积分数对复合材料在横向拉伸性能方面的影响规律。具体而言，随着温度的升高，复合材料的横向拉伸强度和模量呈现出下降的趋势，随着孔隙率的增加，复合材料的横向拉伸强度和模量均呈现出显著降低的趋势。此外，随着纤维体积分数的增加，复合材料的横向模量显著增加，而拉伸强度则基本保持一致。本文提出的计算框架和研究结果有望在复合材料的设计和制造中发挥重要的指导作用，以提升材料的性能和可靠性。

来源：2024年第9期

《复合材料学报》期刊编辑部

查看复合材料学报杂志2024年第9期