【48812】复合资料层板细观损害的显式建模——有限断裂力学VS内聚力模型

  专心于复合资料力学范畴的常识创造与共享，第一时间更新复合资料方向前沿资讯、技能办法、仿真事例、代码插件，助力复合资料职业的开展及读者专业技能的提高，深受学生及青年科技工作人员喜欢。“强化根底，聚集前沿”，复合资料力学大众渠道等待您的重视！

  层压复合资料因其优异的力学功能在航空航天、轿车制作等范畴得到遍及使用。但是，这类资料在收到外部效果力效果时，简单发生横向裂纹，影响结构的全体功能。现在，尽管试验办法可以直观地调查裂纹扩展进程，但受限于试验条件和本钱，无法全面提醒裂纹扩展的微观机制和动力学行为。因而，精确模仿和猜测裂纹扩展行为关于评价资料的安全性和耐久性至关重要。

  研讨团队制备了不同厚度的复合资料层压板试样，并对其进行了拉伸载荷测验，以调查裂纹的萌发与扩展进程。经过试验，团队收集了很多关于裂纹扩展途径、能量开释率以及临界能量开释率等要害数据，为后续的数值剖析供给了牢靠的试验根据。

  图 4. 0.572 毫米厚板在不同应变水平下，能量原则 (a) 和应力原则 (b) 相关于无量纲裂纹长度的演化。

  在数值剖析模型树立方面，文章根据FFM和CZM两种办法，别离构建了相应的数值剖析模型。这些模型可以模仿复合资料层压板在拉伸载荷效果下的裂纹扩展进程，并考虑了资料变异性对裂纹扩展行为的影响。经过引进裂纹特点散布，模型可以更真实地反映实践损害动力学。

  在模仿厚层压板的裂纹扩展进程中，研讨人员发现存在能量盈利问题，即开释的能量超越彻底损害粘聚区所需的能量。为了处理这样的一个问题，比较了两种正则化办法：粘性正则化和动态正则化。尽管这两种办法都能耗费剩余的能量，但它们对裂纹扩展进程的影响是不同的。研讨团队还转向多裂纹建模，介绍了如安在模型中施行资料变异性，以更真实地模仿试验调查到的裂纹扩展行为。为此，采用了一种根据Weibull散布的概率办法来描绘部分裂纹阈值的改变。

  图 8. 0.572 毫米板层（a）和 0.143 毫米板层（b）中潜在裂纹密度对裂纹动力学的依赖性。

  研讨结果为，FFM模型在描绘操控横向裂纹堆集的脆性行为方面表现出色，特别当引进裂纹特点变异性时，可以更精确地模仿裂纹动力学的不同过程。相比之下，CZM模型尽管核算功率较高，但在模仿较薄层板时存在很明显局限性，如难以精确捕捉渐进损害和全体软化现象。但是，因为其易于在有限元软件中完成且能灵活处理杂乱裂纹途径，CZM仍被视为研讨复合资料损害扩展的重要东西。

  该研讨经过深化比照有限断裂力学（FFM）和粘聚区模型（CZM）在模仿层压复合资料横向裂纹扩展进程中的使用，提醒了两种办法的优缺点及适用场景。这一研讨不仅为复合资料的损害模仿供给了更为精准的办法论辅导，也为后续复合资料的优化规划和安全评价奠定了坚实根底。

  免责声明：我国复合资料学会微信大众号发布的文章，仅用于复合资料专业相关常识和商场资讯的沟通与共享，不用于任何商业意图。任何个人或安排若对文章版权或其内容的真实性、精确性存有疑议，请第一时间联络咱们。咱们将及时进行处理。

  原标题：《复合资料层板细观损害的显式建模——有限断裂力学VS内聚力模型》

  本文为汹涌号作者或组织在汹涌新闻上传并发布，仅代表该作者或组织观念，不代表汹涌新闻的观念或态度，汹涌新闻仅供给信息发布渠道。请求汹涌号请用电脑拜访。