非均匀性对纤维增强复合材料力学性能的影响
张亚芳1，齐雷1，唐春安2
(1.广州大学土木工程学院，广州510006；2.大连理工大学土木水利学院，大连116024)
摘要：研究了材料介质细观非均匀性对纤维增强脆性基复合材料在单轴拉伸荷载下的力学性能的影响。结果表明，材料介质越均匀，复合材料的弹性模量就越接近理论值,其峰值强度也越大。同时，复合材料的非线性行为降低，破坏前的预兆现象减少，并得到相应的声发射结果。
关键词：非均匀性，纤维增强；复合材料；数值模拟；声发射
中图分类号： 文献标志码： A 文章编号：1671-4431(2007)04-0014-03
Abstract: The influence of heterogeneity on mechanical behavior of composites reinforced with fibers was researched by using the different homogeneity indexes. The simulation results showed that the fiber reinforcement with higher homogeneity index ( which represented that the material was more uniform) could bring out not only higher elastic modulus, but also higher strength. In addition, less nonlinear behavior of the failure process and less portent before the fracture can be observed. Fur-thermore, the figures of acoustic emission were also presented.
Key words: homogeneity indexes; fiber reinforcement; composite;numerical simulation;acoustic emission
陶瓷、混凝土玻璃等材料因其分别具有的高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀等优良特性在越来越多的领域有着广阔的应用前景，但这类材料的强脆性却制约了其应用。往其中复合纤维而成为纤维增强复合材料,是该类材料增加韧性的有效措施。人们对于纤维增强复合材料的力学性能和破裂研究方面在假设材料均匀或具有周期性均匀微结构的基础上取得了诸多成果[1-3]。严格说来自然界的一切材料都是非均匀的，纤维增强脆性基复合材料也是一种非均匀材料，在外载作用下，材料介质的细观非均匀性及材料内部存在的微缺陷对复合材料微裂纹的成核、扩展以及材料宏观力学性能和破坏过程都有显著的影响。近年也有考虑非均匀性基础上对纤维增强复合材料性能进行研究的文献[4-5]。从细观角度出发,利用数值模拟的方法并采用RFPA2D分析系统，分析材料介质的细观非均匀性对复合材料力学性能与破裂劣化过程的影响。
