颗粒增强复合材料裂纹损伤分析的VCFEM方法

随着科学技术的发展，颗粒增强复合材料因其良好的力学特性，在航空、汽车、军事、核能和电子等重要的工业领域得到了越来越广泛的应用。如何能正确分析和模拟受夹杂微结构影响的颗粒增强复合材料力学性能，一直是力学和材料学科领域的前沿课题之一。.根据颗粒增强复合材料界面裂纹向基体裂纹转化贯穿的机理，建立包含界面裂纹和基体裂纹、以及裂纹闭合的二维细观单元模型，推导新泛函，提出能同时刻划界面裂纹和基体裂纹萌生扩展、能描述裂纹闭合的Voronoi杂交元单元。构建反映裂纹从界面裂纹向基体扩展和裂纹闭合的、全新的网格重划分算法，从而自动模拟界面裂纹的初始和扩展、界面裂纹向基体裂纹的转化贯穿，以及在复杂载荷下各种形式的裂纹闭合过程。编制完整的有限元程序，分析夹杂的结构特征和空间分布对材料局部损伤破坏和宏观特性的影响。利用新的方法研究探讨含大量随机分布夹杂的颗粒增强复合材料在复杂载荷下的损伤破坏机理。

随着科学技术的发展，颗粒增强复合材料因其良好的力学特性，在航空、汽车、军事、核能和电子等重要的工业领域得到了越来越广泛的应用。如何能正确分析和模拟受夹杂微结构影响的颗粒增强复合材料力学性能，一直是力学和材料学科领域的前沿课题之一。.在探讨颗粒增强复合材料界面裂纹向基体裂纹转化贯穿的机理的基础上，建立了包含界面裂纹和基体裂纹、以及裂纹闭合的二维细观单元模型，推导了新泛函，提出了能同时刻划界面裂纹和基体裂纹萌生扩展、能描述裂纹闭合的Voronoi杂交元单元。.构建了反映裂纹从界面裂纹向基体扩展和裂纹闭合的、全新的网格重划分算法，从而实现了自动模拟界面裂纹的初始和扩展、界面裂纹向基体裂纹的转化贯穿，以及在复杂载荷下各种形式的裂纹闭合过程。.编制了完整的有限元程序，分析夹杂的结构特征和空间分布对材料局部损伤破坏和宏观特性的影响。利用新的方法研究探讨了含大量随机分布夹杂的颗粒增强复合材料在复杂载荷下的损伤破坏机理。