基于自适应双相场模型的纤维增强复合材料单层板断裂研究

作者：郭雯; 马玉娥^*; Sundar Natarajan; 陈鹏程; 彭帆

来源：复合材料学报, 2023, 1-11.

DOI：10.13801/j.cnki.fhclxb.20230816.003

• 纤维增强复合材料
• 双相场
• 各向异性
• 自适应
• 有限元

相场法可以自动捕捉裂纹的萌生和演化，因此在模拟复合材料的复杂失效行为时具有明显优势。为区分纤维增强复合材料(Fiber-reinforced composites，FRC)中存在的不同断裂模式，采用双相场断裂模型来分别表征基体和纤维的损伤演化。同时采用相场变量作为误差指标，在各向异性的双相场模型中引入了基于四叉树分解的网格自适应细化策略。设计并开发了相应的Matlab程序，研究了单向及变刚度纤维增强复合材料单层板在拉伸位移载荷下的断裂行为。计算结果表明：采用基于自适应算法的各向异性双相场模型所得到的数值计算结果与试验结果吻合良好；自适应双相场模型能在保证较高计算精度的同时，配合序参量的演化准确地在裂纹路径上进行网格自动加密，简化网格前处理过程，减少网格数量，降低计算成本，提高计算效率。

• 单位
  长安大学; 西北工业大学