基于扩展有限单元法的短纤维/橡胶复合材料裂纹扩展分析

作者：林晓珊; 杨晓翔^*; 高剑虹

来源：固体力学学报, 2022, 43(01): 81-94.

DOI：10.19636/j.cnki.cjsm42-1250/o3.2021.042

• 短纤维
• 橡胶
• 复合材料
• 扩展有限元
• 裂纹

为了研究短纤维/橡胶复合材料裂纹在拉伸载荷作用下的扩展演化规律,应用扩展有限元法对预制裂纹的短纤维/橡胶复合材料的裂纹扩展进行了数值模拟.采用随机顺序吸附算法在ABAQUS软件中生成短纤维分布模型,分析了失效准则参数(最大许用主应力和裂纹表面能)、短纤维细观参数(体积含量、长度和取向角)对裂纹扩展行为的影响规律,探究了短纤维的增韧机理,数值结果与试验结果吻合.研究结果表明:降低基体材料的损伤阈值可以实现裂纹的扩展,而不改变裂纹扩展特征;短纤维增强相的存在会改变裂纹的扩展方向,使裂纹的扩展路径呈现复杂性从而提高材料抗撕裂性能;裂纹扩展路径曲折度随短纤维含量、长度和取向角的增加而增大,试样拉断时所需要消耗的功增大,抗撕裂性提高.

• 单位
  材料学院; 泉州师范学院; 福州大学; 自动化学院