Finite-Element-Simulation der nichtlinearen Verformung von Carbon/Carbon-Verbundwerkstoffen
Finite-Element-Simulation der nichtlinearen Verformung von Carbon/Carbon-Verbundwerkstoffen
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碳/碳复合工厂的非线性有限元模拟
DOI：
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发表时间：
2005
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
D. Koch
中科院分区：
文献类型：
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作者：
K. Tushtev;D. Koch
在准静态条件下，通过对一种双向碳/碳纤维复合材料的机械弯曲进行研究，可以得到一种新的宏观模型，其中的Spannungs-Dehnungs-Verhalten可以使韦尔登弯曲。该工厂代表了一个核心的FASERVERELLERKSTOFF工厂，它的基础是Matrixsteifigkeit和festigkeit也是由Starker Grenzflächenbindung zwischen Faser和Matrix SchadenstoleratheMaterialverhalten aufweisen组成的。Auftretende Schädigungen der Matrix und die inelastische Verformung des Werkstoffs韦尔登im Werkstoffmodell berücksichtigt.本文用宏观模型描述了二维连续纤维增强碳/碳复合材料的力学性能。所选择的材料是陶瓷基复合材料的代表，因为多孔和弱基质，而不是因为弱纤维基质界面，是损伤容限。对基体的破坏和复合材料的非弹性变形进行了建模，并将相应的方程包含到有限元程序MARC中，以计算取决于加载方向和纤维取向之间的不同角度的应力-应变行为。因此，在拉伸，剪切和混合拉剪载荷的行为可以预测。
Zusammenfassung Zur Beschreibung des mechanischen Verhaltens eines bidirektional verstärkten Carbon/Carbon-Verbundwerkstoffs wurde ein makroskopisches Modell entwickelt, mit dem das Spannungs-Dehnungs-Verhalten unter quasistatischer Beanspruchung korrekt vorhergesagt werden kann. Der untersuchte Werkstoff repräsentiert eine Gruppe keramischer Faserverbundwerkstoffe, die aufgrund ihrer geringen Matrixsteifigkeit und -festigkeit auch bei starker Grenzflächenbindung zwischen Faser und Matrix schadenstolerantes Materialverhalten aufweisen. Auftretende Schädigungen der Matrix und die inelastische Verformung des Werkstoffs werden im Werkstoffmodell berücksichtigt. Über neue Modellgleichungen, die in das kommerziell verfügbare Finite-Element-Programm MARC integriert werden, kann dann das Verformungsverhalten unter verschiedenen Belastungsrichtungen relativ zur Faserverstärkungsrichtung berechnet werden.AbstractThe mechanical properties of a 2D continuous fiber reinforced Carbon/Carbon-composite are described with a macroscopic model. The chosen material is representative for ceramic matrix composites which are damage tolerant because of a porous and weak matrix and not because of a weak fiber matrix interphase. Occurring damage of the matrix and inelastic deformation of the composite are modeled and the corresponding equations are included to the finite-element-program MARC in order to calculate the stress-strain behavior dependent on different angles between loading direction and fiber orientation. Thus, the behavior in tensile, shear and mixed tensile-shear loading can be predicted.