纤维丝束带复合材料的有效性能预测与实验测试

来源：复合材料学报杂志2016年第8期北京时间：

作者：张宏基, 史耀耀, 唐虹, 陈刘定, 赵盼, 康超,

摘要：依据纤维丝束带复合材料的相关几何结构参数值和所确定的纤维丝束带特征体积单元（RVE）模型几何结构尺寸，以有限元软件MSC.Patran/Nastran为平台建立纤维丝束带复合材料RVE有限元模型并在模型中置入相应的制备缺陷。各类制备缺陷的置入均采用删除网格单元的方法，置入裂纹型制备缺陷时偏移裂纹两侧单元相对面以获得当前裂纹宽度，置入孔洞型制备缺陷时尽量模拟其真实形貌。根据复合材料力学关于材料各性能参数的定义和细观力学基本理论推导了有限元计算细观力学（FECM）方法预测复合材料有效弹性性能和有效热膨胀性能的过程。根据FECM方法预测了不含制备缺陷、含单一制备缺陷和含各类制备缺陷时的弹性常数和有效热膨胀系数。结果表明：各类制备缺陷的存在均会使弹性模量和剪切模量减小，泊松比和热膨胀系数可能增大也可能减小。通过与实验测试结果对比分析可知，数值预测结果普遍比实验测试结果偏大，但总体效果较为理想，最大相对误差为6.04%。

关键词：有效性能预测, 有限元计算细观力学方法, 复合材料, 均匀化理论, 制备缺陷,