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复合材料树脂基体应力的有限元分析

发布于:2023-10-15 19:24
有限元分析

      有限元分析结果图中只显示了弯曲应力小于70MPa的树脂基体应力云图,因为应力大于70MPa超过了树脂基体的最大强度,所以认为这部分树脂基体遭到了破坏。可以看出树脂基体破坏最严重的位置在复合材料上表面与上压头的接触处、下表面与上压头垂直的位置以及与下压头接触的位置。综上所述,三维浅交弯联机织复合材料在弯曲形变为5mm时,主要的破坏形式是部分树脂基体的破碎,而纤维增强体并没有发生明显损坏。比较图5(a)、(b)可以看出,三维浅交弯联机织复合材料在承受弯曲载荷作用时,纤维增强体的弯曲应变明显小于树脂基体的弯曲应变。
      由图中可以看出,纤维增强体较大的弯曲应变主要分布在上下压头位置,而三个压头之间的区域及预制体两端位置的纤维增强体弯曲应变较小。应变最大值位于下压头附近的纤维增强体上,最大弯曲应变为28.85um/mm;弯曲应变最小的区域位于纤维增强体两端的位置,最小弯曲应变为0.18um/mm。
      由图可知,树脂基体的弯曲应变分布与纤维预制体相似,上下压头位置弯曲应变较大,压头之间的区域及预制体两端位置的树脂基体弯曲应变较小。应变最大处位于下压头附近的树脂基体上,最大弯曲应变为150.2um/mm;弯曲应变最小的区域位于上下压头之间,最小弯曲应变为0.30um/mm。结合图5与数据分析,复合材料中树脂基体的形变大于纤维体的形变,说明树脂与纤维体之间已经发生了较为严重的脱粘现象,复合材料中的纤维体由树脂中被抽拔出来。
      (1)三维浅交弯联机织复合材料在承受弯曲载荷作用时,与上下压头接触的位置弯曲应力与弯曲应变最大,承受的弯曲载荷、发生的弯曲形变最大,最容易发生弯曲破坏;压头之间的区域及试样件两端的位置弯曲应力与应变较小,不容易发生破坏。
      (2)三维浅交弯联机织复合材料在承受位移为5mm的弯曲载荷作用时,破坏形式主要为树脂基体的破裂和纤维的抽拔;承载过程中,纤维增强体起主要承载作用,树脂基体起次要承载作用。


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