給出了預測復合材料粘彈性松弛模量、等效熱應力松弛系數(shù)和等效時變熱膨脹系數(shù)的均勻化方法的有限元數(shù)值實現(xiàn)步驟,研究了單向纖維復合材料隨溫度變化的粘彈性本構(gòu)關系,以及熱應力松弛規(guī)律和熱膨脹系數(shù)的時變特征。單向纖維復合材料的一維熱變形分析數(shù)據(jù)顯示了熱應變對時間的強烈依賴關系:以數(shù)值形式給出的等效熱應力松弛模量對時間的依賴關系表明,等效的熱應力松弛模量對時間的依賴性較弱,其沖擊模量和漸近模量只相差0.4%。
文獻[1]研究了基于均勻化理論的復合材料的粘彈性分析的多尺度方法,以及復合材料的等效熱應力松弛規(guī)律。引入了等效粘彈性熱應力系數(shù)張量和等效時變熱膨脹系數(shù)的概念,建立了含溫度變化的復合材料熱粘彈性本構(gòu)關系,并給出了基于均勻化理論的復合材料粘彈性松弛模量、等效熱應力松弛系數(shù)和等效時變熱膨脹系數(shù)的預測方法。討論了特殊復合材料的含溫度變化的粘彈性本構(gòu)關系的特征。對于具有復雜微結(jié)構(gòu)的復合材料,其粘彈性參數(shù)的確定需要數(shù)值求解技術。
單向纖維復合材料是組成復雜結(jié)構(gòu)材料的基本材料,例如層合結(jié)構(gòu)的每個單層均是單向纖維復合材料。另一方面,編織材料中的纖維束也是由多個纖維絲預浸樹脂等基體材料構(gòu)成。纖維束也表現(xiàn)出單向纖維復合材料的性質(zhì)。因此,研究單向纖維復合材料的粘彈性性質(zhì)是研究復合材料粘彈性性質(zhì)的基礎。
本文作者在文獻[1]的基礎上,研究確定復合材料粘彈性性質(zhì)的數(shù)值求解技術,針對單向纖維復合材料,給出求解細觀均勻化問題的有限元列式:研究單項纖維復合材料的含溫度變化的粘彈性本構(gòu)關系,以及熱應力松弛規(guī)律和熱膨脹系數(shù)的時變特征:求解單向纖維復合材料的一維熱變形分析問題,分析熱應變對時間的依賴關系,以說明等效熱膨脹系數(shù)的時變特征:以數(shù)值形式分析等效熱應力松弛模量對時間的依賴關系。
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