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復合材料樹脂基體應力的有限元分析

發(fā)布于:2023-10-15 19:24
有限元分析

      有限元分析結果圖中只顯示了彎曲應力小于70MPa的樹脂基體應力云圖,因為應力大于70MPa超過了樹脂基體的最大強度,所以認為這部分樹脂基體遭到了破壞?梢钥闯鰳渲w破壞最嚴重的位置在復合材料上表面與上壓頭的接觸處、下表面與上壓頭垂直的位置以及與下壓頭接觸的位置。綜上所述,三維淺交彎聯機織復合材料在彎曲形變?yōu)?mm時,主要的破壞形式是部分樹脂基體的破碎,而纖維增強體并沒有發(fā)生明顯損壞。比較圖5(a)、(b)可以看出,三維淺交彎聯機織復合材料在承受彎曲載荷作用時,纖維增強體的彎曲應變明顯小于樹脂基體的彎曲應變。
      由圖中可以看出,纖維增強體較大的彎曲應變主要分布在上下壓頭位置,而三個壓頭之間的區(qū)域及預制體兩端位置的纖維增強體彎曲應變較小。應變最大值位于下壓頭附近的纖維增強體上,最大彎曲應變?yōu)?8.85um/mm;彎曲應變最小的區(qū)域位于纖維增強體兩端的位置,最小彎曲應變?yōu)?.18um/mm。
      由圖可知,樹脂基體的彎曲應變分布與纖維預制體相似,上下壓頭位置彎曲應變較大,壓頭之間的區(qū)域及預制體兩端位置的樹脂基體彎曲應變較小。應變最大處位于下壓頭附近的樹脂基體上,最大彎曲應變?yōu)?50.2um/mm;彎曲應變最小的區(qū)域位于上下壓頭之間,最小彎曲應變?yōu)?.30um/mm。結合圖5與數據分析,復合材料中樹脂基體的形變大于纖維體的形變,說明樹脂與纖維體之間已經發(fā)生了較為嚴重的脫粘現象,復合材料中的纖維體由樹脂中被抽拔出來。
      (1)三維淺交彎聯機織復合材料在承受彎曲載荷作用時,與上下壓頭接觸的位置彎曲應力與彎曲應變最大,承受的彎曲載荷、發(fā)生的彎曲形變最大,最容易發(fā)生彎曲破壞;壓頭之間的區(qū)域及試樣件兩端的位置彎曲應力與應變較小,不容易發(fā)生破壞。
      (2)三維淺交彎聯機織復合材料在承受位移為5mm的彎曲載荷作用時,破壞形式主要為樹脂基體的破裂和纖維的抽拔;承載過程中,纖維增強體起主要承載作用,樹脂基體起次要承載作用。


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