基于内聚力单元的聚合物矿物复合材料损伤失效行为有限元分析

来源：计算力学学报杂志2026年第1期北京时间：

作者：生培瑶,孙伟,王俊迪,李想

单位：燕山大学 机械工程学院, 秦皇岛 066000,燕山大学 先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室, 秦皇岛 066000,燕山大学 机械工程学院, 秦皇岛 066000,燕山大学 机械工程学院, 秦皇岛 066000,燕山大学 先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室, 秦皇岛 066000,燕山大学 机械工程学院, 秦皇岛 066000,燕山大学 先进锻压成形技术与科学教育部重点实验室, 秦皇岛 066000

摘要：聚合物矿物复合材料作为一种非均质颗粒增强复合材料,其细观结构和各组分性能都会对宏观性能产生影响。然而现有的细观结构模型忽略了非凸颗粒的存在,且多针对骨料不发生断裂的水泥基混凝土。本文建立了拟实的细观结构有限元模型,全局预插入内聚力单元,对聚合物矿物复合材料断裂行为进行了深入的研究。研究表明,当界面过渡区与基体抗拉强度之比σITZ/σm从0.125增加到0.5,复合材料的抗拉强度和损伤应变分别提高了70.82%和19.50%;当σITZ/σm从0.5增加到1.0,复合材料的抗拉强度提高了0.98%,损伤应变降低了7.99%。当界面过渡区与基体断裂能之比GITZ/Gm从0.125增加到0.25,复合材料的抗拉强度和损伤应变分别提高了12.61%和36.06%。当GITZ/Gm从0.25增加到1,复合材料的抗拉强度和损伤应变分别仅提高了1.04%和1.77%。

关键词：聚合物矿物复合材料,细观结构,断裂行为,界面过渡区,有限元,

基金资助：河北省自然科学基金青年项目(E2023203074);国家自然科学基金青年项目(52305512)资助.