增强增韧聚合物基复合材料宏细观应力集中的分析与研究-工程力学.PDFVIP

第 22 卷第 3 期 工 程 力 学 Vol.22 No.3 2005 年 6 月 ENGINEERING MECHANICS June 2005 文章编号：1000-4750(2005)03-0228-07 增强增韧聚合物基复合材料 宏细观应力集中的分析与研究 * 1,2 1 2,3 2 谢桂兰 ，张 平 ，龚曙光 ，曹尉兰 (1. 湘潭大学基础力学与材料工程研究所，湖南 湘潭 411105 ；2. 湘潭大学机械工程学院，湖南 湘潭 411105 ； 3. 湘潭大学计算与应用数学研究所，湖南 湘潭 411105) 摘 要：利用均匀化方法与有限元法相结合，对增强增韧聚合物基复合材料宏观应力集中位置的细观应力集中进 行了数值分析与模拟，得到了改性体的材料性能从柔性到刚性、且具有不同体积组份时复合材料的细观应力场， 并显示了沿改性体圆弧界面的法向应力、环向应力、剪切应力和 Mises 应力集中系数的分布规律，定性分析了增 强增韧聚合物基复合材料的破坏形式。 关键词：复合材料；应力集中；均匀化方法；有限元分析；聚合物；增强增韧 中图分类号：TB332; O343.4 文献标识码：A MACRO-MICRO STRESS CONCENTRATION ANALYSYS OF STRENGTHENED AND TOUGHENED POLYMER-MATRIX COMPOSITES * 1,2 1 2,3 2 XIE Gui-lan , ZHANG Ping , GONG Shu-guang , CAO Wei-lan (1. Institute of Fundamental Mechanics and Material Engineering, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China; 2. College of Mechanical Engineering, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China; 3. Institute of Computation Applied Mathematics, Xiangtan University, Xiangtan 411105, China ) Abstract: The numerical analysis and simulation of micro stress concentration for strengthened and toughened polymer-matrix composites are achieved by combining finite element method with homogenization theory at the location of macro stress concentration. The micro stress fields of composites are obtained for varying inclusion material properties and volume fractions. The distributions of stress concentration coefficients for radial stress, tangential stress, shear stress and Von Mises s