纖維拔出的案例
復(fù)合材料纖維拔出（cohesive模型） ￥58
<p>復(fù)合材料纖維拔出文件及計(jì)算子程序VUMAT</p>
超薄電子產(chǎn)品外殼用復(fù)合材料動(dòng)態(tài)拉伸力學(xué)行為特征及其失效機(jī)理研究
(2) 0°方向（即沿加載方向）的玻璃纖維能夠有效提升玻璃纖維增強(qiáng) PC 材料的抗拉強(qiáng)度，45°和90°的玻璃纖維對(duì)材料拉伸強(qiáng)度和破壞應(yīng)變?cè)鰪?qiáng)效果不明顯，PC 基體在拉伸過程中起主要承載作用。
(3) 玻璃纖維增強(qiáng) PC 復(fù)合材料在準(zhǔn)靜態(tài)和中應(yīng)變率加載下主要表現(xiàn)出纖維拔出、纖維斷裂、基體脆性斷裂以及纖維與基體脫粘 4 種失效模式；在高應(yīng)變率加載下主要表現(xiàn)出纖維拔出、纖維斷裂、基體塑性變形、基體塑性斷裂、纖維與基體脫粘 5 種失效模式。
(4) 在高應(yīng)變率加載下，因絕熱溫升現(xiàn)象導(dǎo)致 PC 基體軟化，黏附力和塑性變形增強(qiáng)，在纖維拔出、斷裂以及脫粘過程中，纖維/基體界面強(qiáng)度增加。此外，PC 基體的塑性變形是造成高應(yīng)變率下玻璃纖維增強(qiáng) PC 復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度和破壞應(yīng)變大幅提升的主要原因。
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展開 江蘇科技大學(xué)《CS》：碳纖維復(fù)合材料鉆孔過程動(dòng)態(tài)漸進(jìn)破壞的跨尺度模擬
與金屬材料相比，碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料因具有較高的強(qiáng)度重量比和剛度重量比等特性常被用作初級(jí)結(jié)構(gòu)。對(duì)于組裝結(jié)構(gòu)件和飛機(jī)上輕量化混合結(jié)構(gòu)的碳纖維復(fù)合材料的連接，使用的方法為機(jī)械緊固，如鉚釘?shù)取６婕暗綑C(jī)械緊固，鉆孔是必不可少的。
由于碳纖維復(fù)合材料固有的各向異性和結(jié)構(gòu)的不均勻性，在鉆孔過程中會(huì)產(chǎn)生分層、毛刺、纖維拔出、基體熱降解等多種損傷，從而降低了碳纖維復(fù)合材料在疲勞載荷作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和使用壽命。
在以往文獻(xiàn)中，研究者們通過實(shí)驗(yàn)、理論分析和數(shù)值模擬技術(shù)來研究碳纖維復(fù)合材料鉆孔中的損傷機(jī)制，但是，
實(shí)驗(yàn)對(duì)碳纖維復(fù)合材料變形和損傷擴(kuò)展的研究比較有限
。采用常規(guī)數(shù)值分析方法時(shí)，鉆孔碳纖維復(fù)合材料（CERPs）的損傷缺陷在多損傷機(jī)制耦合作用下表現(xiàn)為混合破壞模式。有限元軟件中元素的破壞模式主要包括損傷產(chǎn)生、損傷累積、損傷演化、d單元?jiǎng)h除等復(fù)雜過程。在過去，針對(duì)不同類型的CERPs，發(fā)展了多種預(yù)測(cè)損傷以識(shí)別復(fù)雜的損傷機(jī)制，如Tsai-Wu、Hashin、Puck和
Chang-Chang
準(zhǔn)則。這些漸進(jìn)損傷理論已被用于預(yù)測(cè)復(fù)雜CERPs在鉆孔過程中的損傷行為，比如Isbilir、 Phadnis和Feito。
對(duì)于CERPs的鉆孔損傷分析，雖然可以將復(fù)合材料視為均質(zhì)理想化模型來確定損傷模式，但
幾乎都采用了宏觀力學(xué)理論
，其中一些實(shí)際損傷缺陷無法模擬，如毛刺等。
展開 復(fù)合材料失效理論知多少？（一）
單個(gè)鋪層一般的應(yīng)力狀態(tài)有以下某種或者是幾種的組合：
(1) 沿纖維方向的拉伸應(yīng)力，對(duì)應(yīng)纖維拉斷或者纖維拔出失效模式
(2) 沿纖維方向的壓縮應(yīng)力，對(duì)應(yīng)纖維的局部失穩(wěn)、纖維扭結(jié)等失效
(3) 沿垂直于纖維方向的拉伸，對(duì)應(yīng)基體拉斷
(4) 沿垂直于纖維方向的壓縮應(yīng)力，對(duì)應(yīng)基體剪切失效
(5) 剪切應(yīng)力，對(duì)應(yīng)宏觀剪切失效
在進(jìn)行失效評(píng)估分析時(shí)，上述幾種單一應(yīng)力狀態(tài)，都有相對(duì)應(yīng)的材料強(qiáng)度數(shù)值，這些與材料的彈性常數(shù)都是有限元分析的輸入條件，下圖所示即為層壓板面內(nèi)的強(qiáng)度數(shù)值Xt、Xc、Yt、Yc、S12。
1 最大應(yīng)力準(zhǔn)則
最大應(yīng)力準(zhǔn)則是最早的失效理論之一，該理論認(rèn)為，材料主方向上的應(yīng)力必須小于各自方向上對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度，否則即發(fā)生破壞，這里的主方向指沿纖維方向和垂直纖維方向。其特點(diǎn)是表達(dá)簡(jiǎn)單，可直觀判斷失效模式，缺點(diǎn)是無法考慮多種失效模式的耦合效應(yīng)。
2 最大應(yīng)變準(zhǔn)則
最大應(yīng)變準(zhǔn)則與最大應(yīng)力準(zhǔn)則類似，以應(yīng)變替代應(yīng)力，用材料應(yīng)變強(qiáng)度作為強(qiáng)度指標(biāo)，當(dāng)應(yīng)變強(qiáng)度不確定時(shí)，可以用下面的公式估算。
最大應(yīng)力準(zhǔn)則和最大應(yīng)變準(zhǔn)則中，失效包絡(luò)面平行于坐標(biāo)軸，在三維應(yīng)力狀態(tài)下，其失效包絡(luò)面為空間平行六面體，在二維應(yīng)力狀態(tài)下，其失效包絡(luò)線為矩形，如下圖所示。
在上述最大應(yīng)力應(yīng)變準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上，假設(shè)各方向應(yīng)力之間的相互作用呈線性關(guān)系，這樣包絡(luò)線變成了上圖所示的三角形，這一類線性近似模型目前在巖石損傷中應(yīng)用很廣泛。
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技術(shù)研究 | 為了提高高速拉伸測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性，我們都長”斑“了
圖19則顯示出玻纖增強(qiáng)料材料的1A、1B、1BA、Type 3試樣屈服應(yīng)力符合規(guī)律，直條型試樣高應(yīng)變率的屈服應(yīng)力反而下降，不符合事實(shí)規(guī)律，同樣的100s-1的應(yīng)力值也低于其它4種試樣的結(jié)果。出現(xiàn)以上現(xiàn)象同樣是直條型試樣鉗口斷裂導(dǎo)致的，因此直條型試樣不具備應(yīng)用可能。
另一方面，通過應(yīng)力-應(yīng)變曲線，對(duì)1A、1B、1BA、Type 3試樣的力值震蕩幅度進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果如表3所示。
在高速拉伸試驗(yàn)中，力值震蕩是難以避免的。由表3可見，兩種材料1BA試樣的力值震蕩幅度最小，具體規(guī)律表現(xiàn)為填充PP料：1BA＜1A＜1B＜Type 3，玻纖增強(qiáng)料：1BA＜1A＜Type 3＜1B。優(yōu)先采用震蕩幅度小的試樣進(jìn)行高速拉伸試驗(yàn)。
（4）斷口形貌分析
填充PP料的形貌顯示出現(xiàn)不規(guī)整的凸起，截面粗糙，表現(xiàn)為韌性斷裂的特征。玻纖增強(qiáng)料形貌顯示出現(xiàn)大量的纖維和孔洞，有纖維與樹脂的拔出、纖維撕扯、斷裂等痕跡。
案例結(jié)論
通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析對(duì)比，綜合考慮斷裂現(xiàn)象、力值震蕩、實(shí)際/設(shè)定應(yīng)變率差距等多方因素，可以得出使用1A和1BA型試樣獲得的測(cè)試結(jié)果優(yōu)異。測(cè)試填充PP材料時(shí)優(yōu)選1BA試樣，玻纖增強(qiáng)材料優(yōu)選1A或1BA試樣。
*國高材分析測(cè)試中心原創(chuàng)內(nèi)容，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處
展開 長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料耐疲勞可靠性研究怎么做？文中找答案！
這說明注塑長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料結(jié)構(gòu)上存在明顯各向異性，在疲勞過程中，0°方向纖維發(fā)生斷裂后引起的裂紋擴(kuò)展和斷裂，部分纖維從基體中拔出；45°和90°方向拉伸主要為基體開裂或基體與玻纖之間的界面開裂所引發(fā)的斷裂，裂紋沿著玻纖取向方向擴(kuò)展和斷裂。且疲勞斷面具有明顯的特征形貌，疲勞裂紋源區(qū)與裂紋擴(kuò)展區(qū)光亮平整，瞬斷區(qū)高低起伏，與拉伸斷口非常相似。在疲勞過程中，材料表面或內(nèi)部某缺陷處在循環(huán)作用力下形成損傷微裂紋，此微裂紋的尖端銀紋區(qū)應(yīng)力集中效應(yīng)使得此裂紋不斷增大，裂紋端部逐漸鈍化，經(jīng)過一定的累計(jì)損傷后鈍化部位破裂形成新的尖端銀紋區(qū)，致使裂紋向前擴(kuò)展，且在此過程中，裂紋兩側(cè)的基體材料不斷擠壓摩擦，形成光亮平整面。當(dāng)微裂紋不斷擴(kuò)展形成宏觀裂紋后，裂紋快速向前擴(kuò)展表現(xiàn)出瞬斷。
2. 結(jié)論
最大應(yīng)力的對(duì)數(shù)與疲勞循環(huán)次數(shù)的對(duì)數(shù)呈線性關(guān)系，應(yīng)力水平的降低，疲勞壽命升高；機(jī)械可靠性能的變化與靜態(tài)強(qiáng)度性能息息相關(guān)。
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