短纖維增強(qiáng)鎂基復(fù)合材料力學(xué)行為的有限元分析.pdf

1、本文使用有限元分析軟件ansys建立了短纖維增強(qiáng)的鎂基復(fù)合材料的有限元模型，分析了纖維周?chē)膽?yīng)變應(yīng)變分布分布，通過(guò)觀測(cè)應(yīng)力集中的位置和強(qiáng)度判斷裂紋出現(xiàn)的可能性。主要分析了纖維的不同參數(shù)對(duì)相互作用區(qū)和應(yīng)力飽和區(qū)的影響，以及存在不同形式的裂紋時(shí)，裂紋附近的應(yīng)力應(yīng)變分布。材料模型取線彈性模型。
　　 分析結(jié)果表明：
　　 短纖維的半徑?jīng)Q定了纖維與基體間相互作用區(qū)域的大小，與纖維的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)，相同半徑的短纖維，長(zhǎng)度只是改變了應(yīng)力飽

2、和區(qū)域的大小。半徑越大，相互作用區(qū)越大：長(zhǎng)度越大，應(yīng)力飽和區(qū)越大。但他們都不會(huì)影響飽和應(yīng)力的大小。這與其他人對(duì)于長(zhǎng)徑比的研究結(jié)果相符?；w和纖維間彈性模量的匹配對(duì)相互作用區(qū)范圍的影響不大，但是對(duì)相互作用區(qū)內(nèi)應(yīng)力的影響較大。彈性模量相差越大，作用區(qū)內(nèi)的應(yīng)力就越大，應(yīng)力集中越強(qiáng)，該區(qū)域出現(xiàn)裂紋的概率就越大。外加載荷對(duì)作用區(qū)沒(méi)有影響，只是線性的改變了各處應(yīng)力的大小。
　　 纖維末端的形狀對(duì)該處的應(yīng)力值有很大的影響。纖維末端如果是平整的

3、橫截面，在末端棱邊處會(huì)有很強(qiáng)烈的應(yīng)力集中，使材料很早就在此處發(fā)生脫粘，出現(xiàn)裂紋。將末端形狀改為圓球形或橢圓形，可以明顯的改善該處的應(yīng)力集中情況，與平整的斷面相比，應(yīng)力的最大值可以減小一半。這就使材料在此處出現(xiàn)裂紋的概率大為降低，從而在很大程度上提高材料承受載荷的能力。
　　 彎曲載荷下的應(yīng)力應(yīng)變分布跟拉伸載荷下的有明顯的區(qū)別。它不存在飽和區(qū)和作用區(qū)，應(yīng)力在纖維徑向上成層狀分布，整個(gè)接觸面上都有幾乎相同大小的剪應(yīng)力存在。而且在纖維