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摘要
纤维缠绕复合材料的纤维束具有交叉起伏形态特征，该形态对复合材料结构的力学行为有显著的影响。本文采用数值仿真和实验手段研究了纤维缠绕复合材料平板结构的拉伸力学行为。实验方面，开展纤维缠绕复合材料平板的准静态拉伸实验，通过数字图像相关技术(DIC)监测其表面应变场的演化过程，研究交叉起伏特征对载荷-位移曲线和应变分布特征的影响；数值分析方面，构建包含纤维缠绕形态的介观有限元模型，基于3D Hashin失效准则开展渐进损伤过程模拟，并引入了复合材料的剪切非线性行为。选取层合板结构为参照组，同时开展实验和数值分析。实验结果表明：对于层合结构，缠绕结构的整体刚度更低，失效位移更大，失效载荷基本相同，且缠绕结构菱形特征单元中部纤维交叉起伏区域存在明显的应变集中现象。所构建的有限元模型和实验结果吻合较好，较好地呈现了纤维起伏区域的应变集中，失效起始和扩展行为。
- 出版日期2022-4-20
- 单位武汉理工大学; 材料复合新技术国家重点实验室
