基于三维流场模型的含孔隙复合材料弹性常数有限元预测模型

摘要

为预测含孔隙复合材料单向层合板的有效弹性常数,基于孔隙周边纤维分布和形态与三维Rankine椭圆体绕流流场的相似性,提出了一种基于三维Rankine椭圆体绕流流场比拟的含孔隙复合材料弹性常数计算模型与方法.建立了含孔隙复合材料的有限元单胞计算模型,用流场的速度变化比拟单胞内纤维体积分数的变化,用流线形状比拟孔隙周边纤维的形态.通过对单胞施加周期性边界条件,结合孔隙形态的概率分布模型和刚度平均法,计算了含孔隙复合材料单向层合板的弹性常数.计算结果与实验数据有较好的一致性,数值计算可以有效反映孔隙对复合材料单向层合板弹性常数的影响.