顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料細(xì)觀力學(xué)研究.pdf

1、顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料在當(dāng)今工程界得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。隨著增強(qiáng)顆粒尺寸的減小，復(fù)合材料的一系列宏觀性能會(huì)發(fā)生顯著的改變。深刻理解其內(nèi)在的顆粒尺寸效應(yīng)將對(duì)復(fù)合機(jī)理的認(rèn)識(shí)和工藝設(shè)計(jì)起到重要作用。本論文著重開(kāi)展以下研究工作:
　　(1)利用有限元方法研究非均勻界面相對(duì)復(fù)合材料有效剪切模量的影響。著重研究界面相厚度，界面性能變化規(guī)律，邊界條件和顆粒體積含量對(duì)有效剪切模量的影響。
　　(2)基于Mori-Tanaka方法，提出一個(gè)可研究規(guī)

2、則分布顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料有效彈性性能的力學(xué)模型。在模型中，考慮粒子間相互作用及其特征分布，利用幾何對(duì)稱(chēng)性求解應(yīng)變格林函數(shù)，并通過(guò)引入雙夾雜理論來(lái)描述界面相效應(yīng)，從而得到等效彈性常量的顯式表達(dá)，并與上一章的有限元數(shù)值結(jié)果對(duì)比，以驗(yàn)證該模型的準(zhǔn)確性。
　　(3)從一個(gè)全新的角度來(lái)解釋顆粒尺寸效應(yīng)對(duì)聚合物基復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。基于分子鏈網(wǎng)絡(luò)理論，將顆?？醋鞣肿渔溨g的纏結(jié)，類(lèi)似聚合物分子鏈中的物理纏結(jié)或化學(xué)交聯(lián)，從而提出一個(gè)可用于研究

3、聚合物基復(fù)合材料顆粒尺寸效應(yīng)的分析模型。
　　(4)基于Eshelby等效夾雜理論和Mori-Tanaka方法，建立一個(gè)高彈性基復(fù)合材料的細(xì)觀力學(xué)模型。該模型基于單一分子鏈模型建立，可分析純橡膠材料和復(fù)合材料的力學(xué)特性，并通過(guò)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來(lái)驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。
　　(5)提出一個(gè)可描述顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的漸進(jìn)式脫粘損傷、基體塑性及顆粒尺寸效應(yīng)的本構(gòu)模型。采用雙夾雜模型將脆性界面相嵌入到增量損傷理論模型，用界面分離的能量平衡

4、式來(lái)描述漸進(jìn)式脫粘損傷。該模型可研究顆粒尺寸效應(yīng)和界面性能對(duì)復(fù)合材料應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的影響，并可解釋界面相對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的顆粒尺寸效應(yīng)的影響。
　　(6)在增量損傷理論中考慮韌性界面的作用，研究顆粒尺寸對(duì)顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料彈塑性損傷行為的影響，并應(yīng)用場(chǎng)波動(dòng)方法確定基體與界面的等效應(yīng)力。該模型可研究漸進(jìn)性脫粘損傷、顆粒尺寸效應(yīng)及界面相性能對(duì)顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的有效應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的影響。由于韌性界面相的存在，顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料中應(yīng)力傳遞和