损伤与断裂力学及其工程应用研讨会（2021）

163 / 2021-04-13 14:52:13

任意方位下含三维圆周型夹杂材料的 超级单元分析

三维夹杂角部单元；奇异性弹性场；任意方位；材料损伤

三维圆周型夹杂是工程材料中常见的复合材料增强颗粒元素，夹杂尖端产生应力集中是材料损伤失效的重要原因。利用改进的高级有限元法建立了任意方位下包含部分夹杂前沿的超级单元，得到局部坐标系下的单元刚度矩阵，确定夹杂尖端的奇异弹性场。通过对比不同算例验证其精确性。系统的研究了钻石型和圆柱型夹杂材料、夹杂形状和夹杂位置方位的影响，分析了相同夹杂之间的相互作用，还研究了夹杂根部半径不为0时的应力集中情况，用于应力集中系数的预测。结果表明，该模型精确性高，适用于粗糙网格分析。计算结果可为复合材料的断裂性能分析和制备提供参考。