積層複合材料における層間き裂先端の損傷領域定量評価に関するメゾメカニックス的研究

层状复合材料层间裂纹尖端损伤区域定量评价细观力学研究

基本信息

批准号：
13750075
负责人：
來海博央
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Meijo University (2002)Nagoya University (2001)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

【1】層間はく離き裂を有する界面完全固着の3次元不均質CFRPモデルの有限要素法解析を行った.2次元の不均質FRPモデルの結果と同様に,き裂長さにより応力分布形態が異なることが明らかになった.しかしながら2次元解析では,均質FRPモデルと不均質FRPの応力が等しくなる領域が存在したが,3次元では一致する領域は存在しない.しかし,応力をき裂幅方向に平均化することで一致する.また3次元不均質FRPの応力分布からFRPの破壊・疲労破面形態について説明できる.【2】長いき裂を有する3次元不均質CFRPモデルの応力分布は,2次元モデルと同様に三つの領域に分けることができた.1.き裂先端近傍のマトリックス相応力拡大係数K_mに支配される領域K_m-field(領域I)2.き裂先端から若干離れた位置でK_mとは異なるがマトリックス相応力拡大係数K´_mで応力が支配される領域K´_m-fieldを含む領域(領域III)3.領域Iから領域IIIに遷移する領域(領域II)【3】短いき裂の応力分布では,2次元のときと同様の特性を示し,領域I〜IIIは存在するが,領域IIIに含まれるK´_m-fieldが消滅した.【4】【2】,【3】から長繊維強化複合材料において,き裂先端極近傍の非常に小さいK_m-filedの存在よりも,その外側にあるK´_m-fieldの存在が複合材料の破壊における線形破壊力学の適用性を支配している.このことは複合材料を構成する材料特性,構造により線形破壊力学が適用できるき裂長さが変化すること示すことが分かった.【5】3次元不均質FRPモデルで得られる応力分布を,繊維の含有率を考慮した重みつき平均を行うことで,2次元で得られる応力分布に近い分布形状が得られる.逆にこのことは,繊維一本を含むユニットセルの応力場と2次元不均質FRPの解析結果から3次元の応力分布を推測できることを示唆しており,より簡便な応力場の予測,損傷領域の簡便予測法の可能性を見出した.

[1]我们对具有层间分离裂纹的3D不均匀CFRP模型进行了有限元分析。与2D不均匀的FRP模型的结果相似，揭示了应力分布形态因裂纹长度而有所不同。但是，在2D分析中，有一个区域，其中均匀的FRP模型和不均匀的FRP的应力相等，但是3D中没有区域不一致。但是，应力是在裂纹宽度方向上平均，而FRP是一致的。此外，3D不均匀FRP的应力分布相同。骨折/疲劳骨折表面形态可以解释。 [2]具有长裂纹的3D不均匀CFRP模型的应力分布可以分为三个区域，类似于2D模型。 1。裂纹尖端附近的矩阵应力强度因子k_m控制的区域k_m场区域（区域i）2。包含k'_m-field区域的区域略微远离裂纹尖端，但与k_m不同，但与k_m不同，但受矩阵应力强度因子k'_m（iii III）的压力ii II III II III II I II I II I II I II I II I II I II I II I II I II I I I II I II I I I IMINIS II I II I IN的属性（3）在两个维度中，尽管存在I-III区域，但第三区中包含的K'_M-Field消失了。从[4] [2]和[3]中，在长纤维增强的复合材料中，裂纹尖端杆外的K'_M景的存在决定了线性断裂力学在复合材料断裂中的适用性。这意味着复合材料的特性和结构是构成复合材料的特性和结构。已经发现，由于构造而导致的线性断裂力学变化，裂纹长度可应用。 [5]通过加权在3D不均匀的FRP模型中获得的应力分布考虑到纤维含量，可以获得接近在二维中获得的应力分布的分布形状。相反，这表明可以从包含一根纤维和2D不均匀FRP的晶胞的分析结果中推断出3D应力分布，并且我们发现了预测应力场和一种简单方法的简单方法的可能性。