CN114861398B 一种预测纤维增强复合材料宏观力学性能的方法 （中国人民解放军火箭军工程大学）

一种预测纤维增强复合材料宏观力学性能具体地涉及一种预测纤维增强复合材料宏观力2方向即坐标系y方向，计算纤维和基体沿2方向伸变形协调因子α,计算纤维基体沿2方向加载时的真实应变，进而求解2方向的真实宏观弹性2s为纤维基体间正应力，为由σs引起的纤维额外应变2.根据权利要求1所述的一种预测纤维增强复合材料宏观力学性能的方法，其特征在可得到纤维应变εf,22和基体应变εm：33.根据权利要求2所述的一种预测纤维增强复合材料宏观力学性能的方法，其特征在44.根据权利要求3所述的一种预测纤维增强复合材料宏观力学性能的方法，其特征在基于步骤2求解真实宏观弹性模量表达式，定义1方向的真实宏观弹性模量3方向的真实宏观弹性模量1-2方向的真实宏观剪切模量Gi、1-3方向的真实宏观弹性模量2-3方向的真实宏观弹性模量C、1-2方向的真实泊松比、1-3方向的真实泊松比2-3方向的真实泊松比则得到纤维增强复合材料真实宏观工程弹性常数为：56[0003]在纤维增强复合材料多尺度计算与工程分析领域经常需要分析纤维体积分数对宏观力学性能的方法(updatedRuleofMixture,uRoM方法)，通过解决经典混合法和7[0016]步骤1.5：将步骤1.4的纤维应变εf,22和基体应变εm相比为而Ef,22>8影响较大，设纤维基体间正应力为σs，由σs引起的纤维额外应变为基体额外应变为9量3方向的真实宏观弹性模量1-2方向的真实宏观剪切模量Gi、1-3方向的真实宏观弹性模量Gi、2-3方向的真实宏观弹性模量G、1-2方向的真实泊松比、1-3方向的真实泊松比2-3方向的真实泊松比则得到纤维增强复合材料真实宏观工程弹性常数[0049]图6为本发明T700S/Epoxy宏观力学性能预测结果：(a)(b)(c)[0050]图7为本发明T800H/Epoxy宏观力学性能预测结果：(a)(b)(c)量G23[0068]RoM方法是最早提出的预测纤维增强复合材料宏观力学性能的混合计算方法，计[0071]步骤1：从纤维增强复合材料中取一代表体积元(RepresentativeVolume量Ef,33、1-2方向纤维的泊松比νf,12、1-3方向纤维的泊松比νf,13、2-3方向纤维的泊松比M-T等方法的误差很小，表明纤维基体间的切应力几乎不影响计算结果。由图3(b)可以发可得到纤维应变εf,22和基体应变εm：于真实RVE受载过程中基体和纤维所受应力和应变均不同，因此，根据纤维基体的实际变形，在变形区域引入一变形协调平面和拉伸变形协调因子α,计算纤维基体沿2方向加载时影响较大，设纤维基体间正应力为σs，由σs引起的纤维额外应变为基体额外应变为[0111]步骤3：引入剪切变形协调因子β和效RVE分别施加沿1-2方向和2-3方向的剪切应力τ12和τ23时，纤维和基体间也存在变形协调定义等效RVE沿1-2方向的真实剪切应变为2-3方向的真实剪切应变为类比式(9)，求得和的:[0116]据此，可求得1-2方向的真实宏观剪切模量G:和2-3方向的真实宏观剪切模量[0118]定义1方向的真实宏观弹性模量Ei、3方向的真实宏观弹性模量1-3方向的真实宏观弹性模量ci、1-2方向的真实泊松比1-3方向的真实泊松比v%、2-3方向的真实横观各向同性材料有则得到纤维增强复合材料真实宏观[0121]为验证本发明uRoM方法预测纤维增强复合材料宏观力学性能的精度，使用表2中[0126]由上述分析可知，考虑变形协调提出的预测纤维增强复合材料宏观力学性能的uRoM方法与M-T方法误差较小，能够高精度地预测纤维增强复合材料的宏观弹性模量和剪