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《纖維增強(qiáng)復(fù)合材料橫向剪切模量》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、第32卷第8期上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)Vol.32No.81998年8月JOURNALOFSHANGHAIJIAOTONGUNIVERSITYAug.1998*纖維增強(qiáng)復(fù)合材料橫向剪切模量王人杰,徐浩(上海交通大學(xué)建筑工程與力學(xué)學(xué)院)摘要考慮界面層的影響對(duì)外方內(nèi)圓模型采用邊界無法計(jì)算了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料沿材料2-、3-主方向的橫向剪切模量Gsq(0°)和與2-、3-方向成45°方向的橫向剪切模量Gsq(45°),同時(shí)還對(duì)六角形模型計(jì)算了與2-、3-主方向成45°方向的剪切模量Ghe(45°),得到了橫向剪切模量隨纖維體積含量Vf的變化規(guī)律.計(jì)算所得Gsq(
2、0°)要比Gsq(45°)低得多,這表明橫向剪切模量也呈各向異性,但兩者均在該橫向剪切模量上下限的范圍內(nèi),并且兩種不同代表性計(jì)算單元計(jì)算得到的Gsq(45°)和Ghe(45°)是一致的.關(guān)鍵詞復(fù)合材料;邊界元法;剪切模量中圖法分類號(hào)TB333TransverseShearModulusofFiber-ReinforcedCompositesWangRenjie,XuHaoSchoolofCivilandEngineeringMechanics,ShanghaiJiaotongUniversity,ChinaAbstractThetransvers
3、eshearmodulusGsq(0°),alongthe2-and3-principaldirectionsofsquare-arrayfiber-reinforcedcomposites,andbothGsq(45°)ofsquare-arrayandGhe(45°)ofhexagonal-array,alongthedirectionhaving45°anglewith2-and3-principaldirectionsarecalculatedbyusingabound-aryelementmethod.Inthesecalculatio
4、nstheinfluenceofinterphaseisconsidered.Fromtheobtainedvariationoftransverseshearmoduliwithvolumefractionoffiber,itcanbeseenthatGsq(0°)islowerthanGsq(45°).However,bothofthemareintheregionbetweentheupperandlowerlimitsdiscussedinthepreviousliteratures,andGsq(45°)andGhe(45°)arein
5、agreementwitheachother.Keywordscompositematerial;boundaryelementmethod;shearmodulus由增強(qiáng)纖維和基體的性能來計(jì)算纖維增強(qiáng)復(fù)合材料宏觀橫向有效剪切模量G23是復(fù)合材料細(xì)觀力[1～5]學(xué)中廣為關(guān)注的問題之一.許多學(xué)者對(duì)此問題進(jìn)行了分析研究.本文先以文獻(xiàn)[6]采用的外方內(nèi)圓模型,考慮界面層的影響,用邊界元法計(jì)算了玻璃纖維/環(huán)氧、碳纖維/環(huán)氧和碳纖維/鋁3種復(fù)合材料沿2-、3-主方向的剪切模量Gsq(0°)以及與2-、3-方向成45°方向的剪切模量Gsq(45°).隨后又對(duì)
6、文獻(xiàn)[7]所采用的六角形模型計(jì)算了與2-、3-方向成45°方向的剪切模型Ghe(45°).1外方內(nèi)圓模型在文獻(xiàn)[6]中,采用外方內(nèi)圓模型計(jì)算了理想界面(即不考慮界面層的物理和幾何特性的影響)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的橫向彈性模量E2、E3和泊松系數(shù)Lij(i≠j;i,j=1,2,3).參照文獻(xiàn)[7]的分析來考慮界面層的影響,當(dāng)取界面層厚度ti為纖維直徑的5%時(shí),對(duì)玻璃纖維/環(huán)氧計(jì)算得到的E2、E3和Lij與實(shí)測(cè)收稿日期:1997-01-22*國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(19232012)與上海交通大學(xué)金屬基復(fù)合材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題項(xiàng)目(96006)王
7、人杰:男,1938年生,副教授.郵編:20003098上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)第32卷值吻合得相當(dāng)好(見圖1).結(jié)合文獻(xiàn)[7]的計(jì)算結(jié)果,該玻璃纖維/環(huán)氧材料的界面層厚度約為纖維直徑的5%～6%.對(duì)碳纖維/環(huán)氧,同樣由計(jì)算E2、E3和Lij可得其界面層厚度約為纖維直徑的1%～2%.圖1非理想界面情況,玻璃纖維/環(huán)氧的E2、E3和Lij隨Vf的變化曲線Fig.1E2,E3andLijofglassfiber/epoxyversusVfunderimperfectinterfacecondition采用如圖2所示具有非理想界面的外方內(nèi)圓模型作為計(jì)算單元來計(jì)算
8、材料的橫向剪切模量,參照文獻(xiàn)[6]的方案,圖中直線邊界離散化為10個(gè)二次單元,共21個(gè)節(jié)點(diǎn);而圓弧界面邊界均離散化為28個(gè)二次單元,共5
