连续变化界面层对复合材料弹性和粘弹性性能影响

摘要

界面层对复合材料性能尤其对变形和破坏特性有着重要的影响.在实际情况下,界面层的性能随位置连续变化,但目前大多数考虑界面层影响的工作是假设界面层材料均匀或分层均匀.本文考虑了界面层的性能是空间位置的幂函数形式,给出了具有上述界面层的纤维和球形夹杂在球压和剪切边界条件下弹性问题的解,并利用平均场方法建立了上述复合材料的有效弹性性质与微结构的联系.利用在频率空间弹性和线性粘弹性的对应原理,本文还将上述方法推广到基体和界面层为粘弹性且界面层的性质随位置变化的情况,得到了复合材料有效储存模量和损耗模量与微结构尤其界面性质的联系.本文还将上述方法与均匀界面层模型进行了比较,计算结果表明,界面层的存在对复合材料有效性质和局部应力的分布有重要影响.就复合材料有效性质而言,均匀界面层和非均匀界面预测结果相差不大,但对界面层内应力分布的预测有很大影响.