复合材料已被广泛应用于各个领域,分层是复合材料主要的形式之一。对复合材料分层失效分析中主要的方法粘聚区模型进行详细的阐述。首先介绍了粘聚区模型发展历史、界面强度参数和本构关系的研究现状并对存在的问题进行了分析,然后对该模型在复合材料层间失效分析应用现状进行了阐述,重点分析了该模型在有限元应用中存在的问题。研究表明,近年来,CZM已逐步成为复合材料分层失效研究的主要方法,但在应用中需要解决强度参数确定准确性、计算收敛困难和计算效率不高等问题。
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本文主要研究玄武岩增强聚丙烯复合材料的力学性能。分别制备了玄武岩纤维含量为10%、20%、30%和40%的纤维增强复合材料,并分析纤维含量对复合材料拉伸性能和弯曲性能的影响。研究表明,玄武岩纤维的加入大幅度提高了复合材料的拉伸性能和弯曲性能,但复合材料的断裂伸长率有所下降;随着玄武岩纤维含量的,复合材料的拉伸、弯曲强度和模量呈先后减小的趋势,当纤维含量在30%时达值;复合材料的弯曲强度和模量的变化规律与拉伸性能相同。
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使用ABAQUS有限元分析软件,按照GB/T 24500-2009规定建立了头部冲击器撞击碳纤层合板模型,探讨了9种铺层方式下,头部伤害指标HIC值与侵入量、撞击持续时间和冲击能量吸收之间的关系,并比较了层合板不同铺层角度对行人头部损伤的影响。结果表明,HIC值大小基本与侵入量、撞击持续时间和冲击能量吸收有一定的反比关系;铺设三种角度的层合板有利于行人头部保护;45°方向铺层对降低HIC值和减小侵入量贡献。