復(fù)合材料已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域,分層是復(fù)合材料主要的形式之一。對復(fù)合材料分層失效分析中主要的方法粘聚區(qū)模型進行詳細(xì)的闡述。首先介紹了粘聚區(qū)模型發(fā)展歷史、界面強度參數(shù)和本構(gòu)關(guān)系的研究現(xiàn)狀并對存在的問題進行了分析,然后對該模型在復(fù)合材料層間失效分析應(yīng)用現(xiàn)狀進行了闡述,重點分析了該模型在有限元應(yīng)用中存在的問題。研究表明,近年來,CZM已逐步成為復(fù)合材料分層失效研究的主要方法,但在應(yīng)用中需要解決強度參數(shù)確定準(zhǔn)確性、計算收斂困難和計算效率不高等問題。
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本文主要研究玄武巖增強聚丙烯復(fù)合材料的力學(xué)性能。分別制備了玄武巖纖維含量為10%、20%、30%和40%的纖維增強復(fù)合材料,并分析纖維含量對復(fù)合材料拉伸性能和彎曲性能的影響。研究表明,玄武巖纖維的加入大幅度提高了復(fù)合材料的拉伸性能和彎曲性能,但復(fù)合材料的斷裂伸長率有所下降;隨著玄武巖纖維含量的,復(fù)合材料的拉伸、彎曲強度和模量呈先后減小的趨勢,當(dāng)纖維含量在30%時達值;復(fù)合材料的彎曲強度和模量的變化規(guī)律與拉伸性能相同。
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使用ABAQUS有限元分析軟件,按照GB/T 24500-2009規(guī)定建立了頭部沖擊器撞擊碳纖層合板模型,探討了9種鋪層方式下,頭部傷害指標(biāo)HIC值與侵入量、撞擊持續(xù)時間和沖擊能量吸收之間的關(guān)系,并比較了層合板不同鋪層角度對行人頭部損傷的影響。結(jié)果表明,HIC值大小基本與侵入量、撞擊持續(xù)時間和沖擊能量吸收有一定的反比關(guān)系;鋪設(shè)三種角度的層合板有利于行人頭部保護;45°方向鋪層對降低HIC值和減小侵入量貢獻。