层状C_(f)/ZrB_(2)-SiC复合材料断裂行为仿真研究

作     者：张传晖 程业红 刘亚雄 ZHANG Chuanhui;CHENG Yehong;LIU Yaxiong

作者机构：河北工业大学机械工程学院天津300401 潍柴动力股份有限公司山东潍坊261001 河北省跨尺度智能装备技术重点实验室天津300401 单兵作战先进智能防护装备技术教育部重点实验室天津300401 河北省廊坊市烟草专卖局大城县卷烟营销部河北廊坊065900 

出 版 物：《河北工业大学学报》 (Journal of Hebei University of Technology)

年 卷 期：2024年第53卷第3期

页      面：19-28,40页

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52002108,52272061) 国防科技重点实验室基金资助项目(JCKYS2020603C011) 河北省自然科学基金资助项目(E2020202002) 河北省高等学校科学技术研究项目(BJ2020007) 河北工业大学基本科研业务费资助项目(JBKYXX2006) 

主　　题：层状复合材料 数值模拟 裂纹 单边切口梁法(SENB) 断裂韧性 黏聚力单元 

摘      要：为研究层状C_(f)/ZrB_(2)-SiC复合材料断裂行为的影响因素和规律以及裂纹扩展规律和形成机理,从细观尺度建立了单边切口梁法(SENB)有限元模型,使用软件ABAQUS进行了仿真模拟。仿真计算的断裂韧性为10.01 MPa·m^(1/2),结果与试验数据基本一致,验证了有限元模型的有效性;裂纹扩展过程中多次沿界面偏折,裂纹呈阶梯状特征。在荷载-位移曲线上表现为曲线升降的变化,呈现出明显的阶梯断裂模式。断裂韧性随层厚比的增加,表现出先增大后减小的趋向,最佳层厚比约为1。断裂韧性随界面层厚度的增加呈现先上升再下降的趋势,最佳界面层厚度是200 nm。