另外,式(14)中的右邊兩求和項(xiàng)即為尾區(qū)橋聯(lián)纖維的存在而使裂尖應(yīng)力強(qiáng)度因子減小的量。為方便起見,橋聯(lián)纖維對(duì)微裂紋擴(kuò)展的阻滯效應(yīng)大小可用參數(shù)表示為:=K0-KK0(15)值越大,說(shuō)明橋聯(lián)纖維對(duì)基體微裂紋擴(kuò)展的阻滯效果越好。
算例與分析體積分?jǐn)?shù)為50%的SiCr纖維陶瓷基復(fù)合材料,材料原始參數(shù)取值為Ef=200Gpa、Em=85GPa、Vf=0.50、纖維半徑r=0.5m、纖維斷裂強(qiáng)度為s=12GPa、纖維基體的界面摩擦剪應(yīng)力=3.5MPa,初始裂紋長(zhǎng)度s=1.4mm、裂紋擴(kuò)展長(zhǎng)度s-s0=10m、遠(yuǎn)場(chǎng)外加應(yīng)力0=100MPa.
纖維的體積比對(duì)裂紋擴(kuò)展阻滯效應(yīng)的影響保持其他原始參數(shù)不變,改變纖維的體積分?jǐn)?shù)Vf,則橋聯(lián)纖維對(duì)基體微裂紋擴(kuò)展的阻滯效果與纖維體積分?jǐn)?shù)之間的影響關(guān)系曲線如所示。從中可以看出,纖維的體積分?jǐn)?shù)越大,裂紋就越不容易擴(kuò)展,主要是因?yàn)槔w維的承載能力遠(yuǎn)大于基體的承載能力。
保持其他原始參數(shù)不變,改變纖維與基體之間的摩擦力大小,則橋聯(lián)纖維對(duì)基體微裂紋擴(kuò)展的阻滯效果與摩擦力大小之間的影響關(guān)系曲線如所示。從中可以看出,界面上摩擦力越大,裂紋就越不容易擴(kuò)展,主要是因?yàn)閺哪芰拷嵌瓤紤],基體與纖維間的脫粘摩擦力可以消耗能量,從而阻礙了裂紋的擴(kuò)展。
界面摩擦力對(duì)裂紋擴(kuò)展阻滯效應(yīng)的影響4結(jié)論從纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中纖維對(duì)裂紋擴(kuò)展的阻滯的橋聯(lián)和拔出的物理機(jī)理出發(fā),建立了橋聯(lián)纖維增韌的簡(jiǎn)化分析模型,推導(dǎo)出纖維對(duì)復(fù)合材料基體微裂紋擴(kuò)展的阻滯效應(yīng)的解析計(jì)算公式。并可得出:(1)在其它性能參數(shù)一定的情況下,纖維的體積分?jǐn)?shù)越大,裂紋就越不容易擴(kuò)展,阻滯效果越好;(2)纖維與基體間的摩擦力越大,阻滯效果越好。
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