實(shí)驗(yàn)與數(shù)值耦合方法研究植物短纖維復(fù)合材料的斷裂力學(xué)行為.pdf

1、植物短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有質(zhì)量輕，斷裂強(qiáng)度高，材料可進(jìn)行降解和循環(huán)利用等特性。因此，短纖維復(fù)合材料可作為汽車、列車、飛機(jī)內(nèi)飾選材材料的同時(shí)也可作為一些承力件的材料使用。這些特點(diǎn)不僅能提高了汽車、列車、飛機(jī)的能源效率，而且減少了對自然資源的消耗，符合環(huán)境保護(hù)的迫切要求。本文利用數(shù)字圖像相關(guān)方法對短纖維復(fù)合材料進(jìn)行了力學(xué)性能的研究。
　　首先，研究了數(shù)字圖像相關(guān)方法的相關(guān)理論，根據(jù)MicrosoftVisualStudio2008具有

2、效率高，可移植性強(qiáng)可擴(kuò)展和易維護(hù)，并且VC++有大量的標(biāo)準(zhǔn)程序庫作為開發(fā)基礎(chǔ)等優(yōu)點(diǎn)。利用VisualC++2008作為開發(fā)環(huán)境和工具，編寫了數(shù)字圖像相關(guān)的計(jì)算程序和用戶界面。
　　其次，將高分辨率CCD和InstronEP10000電推式拉扭試驗(yàn)機(jī)高精度加載相結(jié)合，對隨機(jī)植物短纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料進(jìn)行斷裂力學(xué)實(shí)驗(yàn)。在加載荷過程中，采集復(fù)合材料試件表面散斑和自然紋理圖像，觀察試件裂紋擴(kuò)展；用數(shù)字圖像相關(guān)方法測量材料試件在實(shí)驗(yàn)過程中

3、的表面位移場的變化，計(jì)算出全場位移。
　　在上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，將實(shí)驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算進(jìn)行耦合，即耦合法。首先利用有限元軟件建立試件對應(yīng)的有限元模型，通過VC++開發(fā)軟件編寫與有限元接口程序，將DIC實(shí)驗(yàn)測得的位移導(dǎo)入到有限元模型中，作為邊界條件進(jìn)行有限元模擬計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)有限元與實(shí)驗(yàn)耦合，得到全場應(yīng)變和應(yīng)力，進(jìn)而得到J積分，分析表征該植物隨機(jī)短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的斷裂力學(xué)行為。
　　本文工作將數(shù)字圖像相關(guān)測量方法與位移模式有限元方