一种纳米复合材料弯曲断裂损伤研究的有限元模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米复合材料弯曲断裂损伤研究的有限元模拟方法，包括利用复合材料建模仿真软件建立随机分布几何模型(RVE)，利用有限元分析软件建立了纳米基复合材料的断裂损伤模型，结合三点弯曲试验数据确定内聚力基体单元的具体参数。通过有限元模拟，探究基体与粒子壳层界面之间的相互作用、增强相粒子数目以及粒子壳层厚度对材料断裂损伤行为的影响，为纳米复合材料弯曲断裂损伤研究的有限元分析提供参考，对探究纳米复合材料内部强韧化机制具有一定指导意义。化机制具有一定指导意义。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米复合材料弯曲断裂损伤研究的有限元模拟方法


[0001]本专利技术属于纳米复合材料的有限元分析
，具体涉及一种纳米复合材料弯曲断裂损伤研究的有限元模拟方法。

技术介绍

[0002]近年来，纳米粒子改性复合材料已成为一个新的热点。纳米粒子由于其独特的结构特点，可以作为增强相有效地提高基体的刚性、韧性和强度等力学性能。各种纳米粒子与基体的相容性，界面相互作用以及纳米粒子对复合材料综合性能的影响备受关注。但现有研究手段难以深入分析纳米复合材料的断裂损伤机制，为了更好地理解材料的这些行为，一些研究人员求助于模拟计算，例如，专利公开号[CN109190225A]提供了一种模拟硬质涂层内部裂纹与界面裂纹的有限元分析方法；Marcello Congro[1]等人在考虑纤维取向、刚度和强度的基础上，提出了对水泥复合材料弯曲性能的模拟；Sergio Horta[2]等人利用有限元方法进行的裂纹扩展模拟为弯曲试验中产生的脆性破坏提供了良好的基础。采用有限元数值模拟结合实验探究的方法可在一定程度上了解复合材料断裂时基体及其界面的损伤情况，为材料的设计和增本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米复合材料弯曲断裂损伤研究的有限元模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)利用复合材料建模仿真软件建立含有随机分布增强相的基体几何模型；(2)将步骤(1)中的几何模型导入有限元分析软件中，建立完整的三点弯曲二维有限元模型；(3)对步骤(2)中的二维有限元模型中所有材料属性进行定义，选择恰当的内聚力本构关系和合适的失效参数，进行网格划分，引入内聚力模型；(4)确定模型之间的相互作用、约束条件；(5)确定分析方式、边界条件及加载方式，并对二维有限元模型施加载荷；(6)对步骤(5)中二维有限元模型进行应力分析，利用有限元分析软件的作业计算功能，生成力
‑
位移曲线，分析模型断裂情况，探究基体与粒子壳层界面之间的相互作用、增强相粒子数目和粒子壳层厚度对材料断裂损伤行为的影响。2.根据权利要求1所述的一种纳米复合材料弯曲断裂损伤研究的有限元模拟方法，其特征在于，所述步骤(1)还包括如下步骤：
①
建立分析：打开复合材料仿真软件，添加分析；定义生成基体材料参数，RVE类型选择2D；
②
定义材料基础参数：定义基体的长度尺寸和厚度尺寸；定义增强相的种类、增强相粒子的形状、尺寸、取向和数目；定义粒子壳层厚度；
③
RVE建模：采用RVE建模，生成含有随机分布增强相的复合材料；
④
导出模型.x_t文件：分别生成基体、增强相粒子以及粒子壳层的部件模型.x_t文件并导出。3.根据权利要求1或2所述的一种纳米复合材料弯曲断裂损伤研究的有限元模拟方法，其特征在于，所述增强相的种类为两相和多相复合中的一种；所述增强相粒子形状可以为圆形、椭圆形和线形中的一种。4.根据权利要求1或2所述的一种纳米复合材料弯曲断裂损伤研究的有限元模拟方法，其特征在于，所述基体为树脂类脆性材料；所述增强相粒子为纳米粒子经聚合物改性后形成的具有核壳结构的改性粒子，其中核为任意有具体形状的无机纳米粒子，壳为聚合物；所述粒子壳层为改性纳米粒子的聚合物壳层。5.根据权利要求1所述的一种纳米复合材料弯曲断裂损伤研究的有限元模拟方法，其特征在于，所述步骤(2)还包括如下步骤：
①...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伟昂，林黎洁，戴李宗，陈国荣，林智勇，伍建华，徐慧，许一婷，曾碧榕，袁丛辉，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：