纤维增强复合PE材料管道的动态裂纹扩展研究

以聚乙烯材料为基体，应用玻璃纤维随机或定向分布，增加材料的强度、刚度和断裂韧性，是发展大口径高压复合材料管道的需要。本课题基于断裂动力学的理论模型，考虑了各向异性材料的本构条件，发展了管道动态裂纹扩展分析的有限元程序，增加了对纤维增强复合材料未开裂和开裂管道的计算功能。同时，本课题研究了单向纤维增强材料的动态损伤机理，建立了纤维与基体粘结、脱胶、摩擦滑动和拔出的动力学桥连模型，给出了能量变化与脱胶长度之间的关系。由纤维增强聚乙烯材料的力学性能试验，提供了材料的本构关系。通过断裂动力学和桥连模型的理论研究和有限元数值分析，对纤维增强聚乙烯管道材料的断裂韧性进行了评估。