【摘 要】
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针对热塑性纤维复合材料材料界面的率相关性以及粘弹性,使用分数阶标准线性体模型,通过G-L微分算子进行复合材料界面的本构开发,并将其应用于ABAQUS有限元子程序计算.同时开展了切口弯曲测试,各应变率下模拟值与实验值相比误差在8％以内,验证了模型的可靠性.复合材料的界面采用改进的内聚区模型(Cohesive Zone Model,CZM),不仅能够模拟裂纹的扩展,还能够描述裂纹扩展过程中的能量耗散.
【机 构】
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中国科学院宁波材料技术与工程研究所,宁波315201
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针对热塑性纤维复合材料材料界面的率相关性以及粘弹性,使用分数阶标准线性体模型,通过G-L微分算子进行复合材料界面的本构开发,并将其应用于ABAQUS有限元子程序计算.同时开展了切口弯曲测试,各应变率下模拟值与实验值相比误差在8％以内,验证了模型的可靠性.复合材料的界面采用改进的内聚区模型(Cohesive Zone Model,CZM),不仅能够模拟裂纹的扩展,还能够描述裂纹扩展过程中的能量耗散.模型只需要六个特征参数就能够预测出加载速率为10-2～106 mm/s范围内界面材料的剪切行为的响应.计算表明,加载速率从0.002 mm/s提高到0.2mm/S以及从0.2 mm/s提高到20 mm/s时,剪切强度分别提高42％和11％,说明剪切强度与加载速率并非呈现线性增加的关系,另一方面还揭示了裂纹扩展速率与加载速率的关系.首次将分数阶粘弹性模型应用于界面剪切,为研究热塑性纤维复合材料的界面对于加载速率的力学响应提供了参考.
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