梯度复合材料裂纹扩展路径和起裂载荷的有限元分析

编号 zgly0001496901

文献类型 期刊论文

文献题名 梯度复合材料裂纹扩展路径和起裂载荷的有限元分析

作者 吕毅  许希武  郭树祥 

作者单位 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室 

母体文献 复合材料学报 

年卷期 2015年04期

年份 2015 

分类号 TB33 

关键词 梯度复合材料  最大周向应力准则  交互能量积分  裂纹扩展路径  起裂载荷 

文摘内容 为了模拟功能梯度材料(FGM)在工程应用中可能会出现的断裂问题并计算相应的开裂载荷,通过编写用户自定义UEL子程序将梯度扩展单元嵌入到ABAQUS软件中模拟功能梯度材料的物理场,并编写交互能量积分后处理子程序计算裂纹尖端的混合模式应力强度因子(SIF),采用最大周向应力准则编写子程序计算裂纹的偏转角,并模拟了裂纹扩展路径,计算了裂纹的起裂载荷。讨论了材料梯度参数对裂纹扩展路径以及起裂载荷的影响规律。通过与均匀材料的对比,验证了功能梯度材料断裂性能的优越性。研究表明:外载平行于梯度方向时,垂直梯度方向的初始裂纹朝着等效弹性模量小的方向扩展,且偏转角在梯度指数线性时出现峰值,并随着组分弹性模量比的增加而变大;当外载和初始裂纹均平行于梯度方向时,材料等效弹性模量和断裂韧性的增加或者梯度指数的减小都导致起裂载荷变大。