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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：
本文研究了三维周期性纤维增强复合材料大变形过程中宏观和微观失稳之间的相互作用。我们采用Bloch-Floquet分析来确定具有超弹性成分的复合材料微观不稳定性的开始。研究表明，纤维复合材料屈曲的主要模式是由纤维的体积分数和纤维与基体相弹性模量的对比决定的。我们发现，当复合材料的纤维体积分数超过一个阈值(取决于弹性模量对比)时，主要的屈曲模式对应于长波或宏观失稳。然而，纤维含量较低的复合材料会出现微观不稳定性，如波浪状或螺旋状屈曲。屈曲模式和临界波长显示出高度可调的材料组成。3D纤维复合材料和层压板在单轴压缩下的失稳行为比较，揭示了这些复合材料在宏观到微观失稳的临界应变、波长和过渡点上的显著差异。
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 slesarenko&rudykh17jmps.pdf |
1.02 MB |
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评论
非常有趣的材料，这被观察到过吗?
亲爱的斯蒂芬
非常有趣的工作!然而，这听起来是如此基本，我很惊讶，如果它以前没有被观察到!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，有许多波浪模式的实验观察(例如，李等，高级工程师。2013年母亲。,Rudykh和Slesarenko，《软物质》2016）.在3D中，也有类似的观察结果，例如，在镍钛诺细长杆嵌入弹性基体的系统中Su et al.，软物质2014。我们对超弹性纤维复合材料做了一些实验，我打算在总结后把这些结果贴出来。
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，也许是受到大自然的启发，谁知道还有什么。从实际的角度来看，你的高模态不稳定性比第一模态更危险，更不可预料?
例如，在航空结构中，屈曲是众所周知的，因为结构很薄(尽管它们通常是三明治，所以比复合材料层压板有更大的惯性)，人们也在设计后屈曲状态，有时被称为瘫痪。
加强筋的残废
课程主题(年代)8.加强筋的残废
在这次讲座中，C. Kassapoglou教授讨论了加强筋的局部失效模式，这种模式不会导致结构失去所有的承载能力。这种行为被称为破坏，并且比完全破坏模式(如柱屈曲)更可取，因为您的结构在初始破坏后保留了一些强度。
他首先给出了弹性基础上加筋的一般方程，适用于多种边界条件，然后给出了一个例子，使用石墨销在与表面有关的角度下作为夹层材料的核心。然后，他开始讲述这次讲座的主要话题，加固的残废。他区分了加劲肋截面上有一个或没有自由边缘的部分，并将分析结果与实际测试数据进行了比较。
在休息之后，讨论了一个飞机火灾的案例，以及修复复合材料结构时需要注意的问题。在讲座的最后，讨论了截面半径区域的实际意义，并给出了如何处理它们的例子。
AE4509加强筋残废
Lecture_8_ -_Flange_crippling.pdf
破坏是一种与梁的长度无关的“局部”屈曲
另外，我很想知道你们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，你的屈曲模式和瘫痪模式之间的联系/区别是什么?这将对复合材料工业产生一些严重的影响。
再次谢谢你，迈克!我们
再次谢谢你，迈克!我们分析的实际上是材料的不稳定性，而这些不是“更高”的模态。这些不稳定性可以在不同的长度尺度上发展。为了确定它首先在哪个长度尺度上开始发展，我们扫描了不同的波数。一旦检测到不稳定性，我们就知道它对应的波长。通常每种成分都有一个唯一的临界波长。或者，人们可以只检查长波极限并获得不稳定开始的估计——这种方法对于大体积的纤维很有效。
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，通常我们需要包含几个临界波长的样本，以减少有限样本大小的影响
当然，与致残相提并论是不准确的
谢谢斯蒂芬
当然，与致残相提并论是不准确的，但我希望它能给你提供一个来自行业的例子。在破坏中，破坏模式不是全局失稳(屈曲，这取决于试件的尺寸)，而是局部失稳，这不是严格意义上的“高模态”。因此，有一个平行的材料不稳定性，也证明了独立于试样的大小。
我不是你理论方面的专家(也不太懂你的理论)，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