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超弹性纤维复合材料的微观和宏观不稳定性
V. Slesarenko和S. Rudykh，超弹性纤维复合材料的微观和宏观不稳定性．j .机械工程。理论物理。固体，99， 471 - 482 (2017)
摘要：
在本文中，我们研究了三维周期纤维增强复合材料在大变形时宏观和微观不稳定性的相互作用。我们采用Bloch-Floquet分析来确定具有超弹性成分的复合材料的微观不稳定性的开始。结果表明，纤维复合材料屈曲的主模态由纤维的体积分数和纤维相与基体相的弹性模量的对比决定。我们发现，当纤维体积分数超过某一阈值时，复合材料的主屈曲模态对应于长波失稳或宏观失稳;然而，纤维含量较低的复合材料经历了与波浪或螺旋屈曲形状相对应的微观不稳定性。屈曲模态和临界波长被证明是高度可调的材料组成。通过对三维纤维复合材料和层合板在单轴压缩条件下的失稳行为进行比较，发现这些复合材料在临界应变、波长和从宏观到微观失稳的过渡点上存在显著差异。
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 slesarenko&rudykh17jmps.pdf |
1.02 MB |
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评论
非常有趣的物质，有人观测过吗?
亲爱的斯蒂芬
非常有趣的工作!然而，这听起来太基本了，如果以前没有观察到的话，我很惊讶!你做过什么实验吗?
问候
迈克
谢谢你，迈克!有
谢谢你，迈克!在类似的二维超弹性层状材料中，有许多波状图案的实验观察(例如，李等，副工程师。2013年母亲。,Rudykh和Slesarenko，软物质2016)．在三维中，也有类似的观察结果，例如，在嵌入弹性基质的镍钛合金细长杆系统中Su等人，软物质2014．我们有一些关于高弹性纤维复合材料的实验，我计划在总结的时候发布这些结果。
但从实际设计的角度来看，这说明了什么?
复合材料当然是一个丰富的领域，人们可以“调整”属性，也许是受到自然的启发，谁知道还有更多。从实际的角度来看，你的高阶模态不稳定比第一阶模态不稳定更危险和不可预测?
例如，在航空结构中，由于结构很薄(尽管它们通常是夹层结构，所以惯性比复合材料的层压层更大)，所以人们也在设计后屈曲状态，有时称为残曲状态。
加强筋损坏
课程主题(年代)8.加强筋损坏
在这次讲座中，C. Kassapoglou教授谈到了加强筋的局部失效模式，这不会导致结构失去所有的承载能力。这种行为被称为残废，比柱屈曲等完全失效模式更可取，因为结构在初始失效后仍保留一些强度。
他首先写出了弹性地基上加劲板的一般方程，并给出了多种边界条件，接着给出了一个使用与面成一定角度的石墨销作为夹层材料核心的例子。然后他继续讲述讲座的主要主题，加强筋的瘫痪。对加劲肋横截面无边和无边进行了区分，并将分析结果与实际测试数据进行了比较。
在此基础上，结合一起飞机火灾事故，讨论了复合材料结构修复时应注意的问题。在讲座的最后，讨论了截面中半径区域的实际含义，并给出了如何处理它们的例子。
AE4509加强筋残废
Lecture_8_ -_Flange_crippling.pdf
屈曲是一种与梁的长度无关的“局部”屈曲
附注:我想知道你是否考虑过致残的问题，因为它的波长与光束的长度无关。原则上，在实验中，我们如何区分观察到的是高阶模态，还是残缺模态?
总的来说，你的屈曲模式和致残模式之间有什么联系/区别?这将对复合材料工业产生严重的影响。
再次感谢迈克!我们
再次感谢迈克!我们所分析的实际上是物质的不稳定性，而这些并不是“高级”模式。这些不稳定性可以在不同的长度尺度上发展。为了确定它在哪个长度尺度上首先开始发展，我们扫描了不同的波数。一旦检测到不稳定性，我们就知道相应的波长。通常每种成分都有唯一的临界波长。或者，人们可以只检查长波极限并获得不稳定性开始的估计-这种方法适用于大体积分数的纤维。
对于实验，我们的样本确实是有限的，实际的边界条件会影响结果;因此，我们通常需要包含一些关键波长的样本，以减少有限样本量的影响
当然，与致残的类比是松散的
谢谢斯蒂芬
当然，与致残的类比是松散的，但我希望它能作为一个行业的例子。在破坏中，破坏模式不是全局失稳(屈曲，这取决于试件的大小)，而是局部失稳，这不是严格意义上的“高级模式”。因此，有一个平行的材料不稳定性，它也独立于试样的大小。
我不是你理论的专家(甚至不是削弱)，所以我不能做出准确的陈述。也许你的方法也可以应用于瘫痪，航空公司对此很感兴趣，因为这是一种主要的失效模式，在复合材料中也是如此，而且还没有得到很好的理解。
迈克