实验与数值耦合法研究随机植物短纤维复合材料断裂行为

项目名称： 实验与数值耦合法研究随机植物短纤维复合材料断裂行为

项目编号： No.10972155

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2010

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 沈珉

作者单位： 天津大学

项目金额： 36万元

中文摘要： 在国外天然云杉短纤维/聚丙烯复合材料的木纤维体积含量已高达60％，因质轻、断裂韧性高，日益成为汽车、高速列车和飞机内承力构件的首选；又因汽车构件的年使用量巨大、更新率高，而该材料可降解、可循环使用、环境友好，当今对自然资源再利用、环境保护要求迫切，该材料的应用、研究价值更为突出。因这类材料用于动态承力构件，对材料及其结构件的断裂力学设计已经提到研究日程中。国内这类材料的应用、研究还在起步阶段，有待开发。 本项目用在线、高精度数字图像相关测量方法，与位移模式有限元方法结合，实现准确测量这类随机短纤维复合材料的断裂力学参数，如J积分等。将弹塑性有限元法，与生成随机分布的有限单元技术结合，考虑具有不同直径、长度的随机短纤维微结构因素，实现对随机植物短纤维复合材料拉伸和断裂行为的直接数值模拟和断裂力学参数预测。上述实验与数值方法的耦合研究，可为这类材料及其结构件的优化设计，提供可靠的分析数据。

中文关键词： 随机短纤维复合材料；断裂；J积分；数字图像相关；有限元

英文摘要：

英文关键词： Random short fiber composites；fracture；J-integral；digital image correlation；finite element