×

复合材料变刚度板纤维-矩阵界面应力状态的多尺度材料不确定性的随机表征。 (英语) Zbl 07646849号

摘要:本文分析了受多尺度不确定性缺陷影响的变角丝束(VAT)层合板纤维和基体尺度应力的随机响应。目的是通过宏观和微观尺度的准确机械表征,评估最内部成分对整体结构响应的影响。Carrera统一公式(CUF)用于获得两种尺度的二维(2D)和一维(1D)模型。实际上,宏观尺度和微观尺度分别采用了二维分层(LW)和一维分量(CW)方法。事实证明,2D和1D模型的使用非常方便,因为可以达到较高的计算效率,这一点非常重要,因为许多分析都是不确定性量化所必需的。数值结果证明了所提方法的有效性,能够准确描述不同尺度下的三维应力状态。特别关注的是纤维尺度应力,以及它们在受到多尺度不确定性影响时如何变化。

MSC公司:

74倍 可变形固体力学
76倍 流体力学
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Aboudi,J.,用细胞法对复合材料进行微观力学分析,《应用力学评论》,42,7,193-221(1989)
[2] Akbarzadeh,A.H。;Arian Nik,M。;Pasini,D.,《具有曲线纤维路径和嵌入缺陷的层合板中剪切变形的作用》,复合结构,118217-227(2014)
[3] 巴洛卡斯,G。;Kriegesmann,B。;Czichon,S。;Rolfes,R.,《纺织纱线变形和波浪度的一维随机场随机建模技术》,复合材料A部分:应用科学与制造,127,第105639页,(2019)
[4] Betz,W。;Papaioannou,I。;Straub,D.,通过Karhunen-Loève展开离散随机场的数值方法,应用力学和工程中的计算机方法,27119-129(2014)·Zbl 1296.65191号
[5] Carrera,E.,多层各向异性复合材料板壳的理论和有限元,《工程计算方法档案》,9,2,87-140(2002)·Zbl 1062.74048号
[6] Carrera,E.,多层板和壳的理论和有限元:具有数值评估和基准的统一紧凑公式,工程计算方法档案,10,32215-296(2003)·Zbl 1140.74549号
[7] Carrera,E。;Cinefra,M。;Nali,P.,MITC技术扩展到可变运动多层板单元,复合结构,92,8,1888-1895(2010)
[8] Carrera,E。;Cinefra,M。;Petrolo,M。;Zappino,E.,通过统一公式对结构进行有限元分析(2014),Wiley&Sons:Wiley&Sons Hoboken,美国新泽西州·Zbl 1306.74001号
[9] Cauchy,A.L.,《固体斑块的平衡与运动》,《数学练习》,第3328-355页(1828)
[10] Choi,H。;Jung,S。;张,C。;Yun,G.J.,聚合物基层压板复合材料的三维随机渐进损伤模拟模型,先进材料与结构力学,29,5,633-650(2022)
[11] 当,H。;赵,Z。;刘,P。;张,C。;Tong,L。;Li,Y.,二维三轴编织复合材料渐进失效分析的新分析方法,复合材料科学与技术,186,第107936页,(2020)
[12] de Miguel,A.G。;Pagani,A。;于伟(Yu,W.)。;Carrera,E.,使用高阶梁理论和结构基因组力学的周期性异质材料的微观力学,复合结构,180,484-496(2017)
[13] DiNardo,M.T。;Lagace,P.A.,具有层间脱落的层压复合材料板的屈曲和后屈曲,美国航空航天研究所,27,10,1392-1398(1989)
[14] 法尔科,O。;Lopes,C.S。;Naya,F。;Sket,F。;Maimí,P。;Mayugo,J.A.,《转向纤维复合材料制造中拖曳效应的建模与模拟》,复合材料A部分:应用科学与制造,93,59-71(2017)
[15] 法尔科,O。;Mayugo,J.A。;Lopes,C.S。;Gascons,N。;Turon,A。;Costa,J.,《变刚度复合板:As制造模型及其对失效行为的影响》,复合材料B部分(工程),56,660-669(2014)
[16] Fayazbakhsh,K。;Nik,医学硕士。;帕西尼,D。;Lessard,L.,《用缺陷层方法捕捉自动纤维铺放制造的变刚度层压板中间隙和重叠的影响》,复合材料结构,97,245-251(2013)
[17] 加尼姆,R.G。;Spanos,P.D.,《随机有限元:谱方法》(1991),Springer:Springer纽约,美国纽约·Zbl 0722.73080号
[18] 戈登·W·J。;Hall,C.A.,《跨有限元方法:任意曲元域上的混合函数插值》,数值数学,21,109-129(1973)·Zbl 0254.65072号
[19] 哈欣,Z。;Shtrikman,S.,《多晶体弹性行为理论的变分方法》,固体力学与物理杂志,10,4,343-352(1962)·兹伯利0119.40105
[20] 哈萨尼,B。;Hinton,E.,《均匀化和拓扑优化综述——周期结构介质的均匀化理论》,《计算机与结构》,69,6,707-717(1998)·Zbl 0948.74048号
[21] Heinrich,C。;奥尔德里奇,M。;Wineman,A.S。;Kieffer,J。;瓦亚斯,A.M。;Shahwan,K.,《代表性体积元素(RVE)尺寸对固化纤维复合材料均匀响应的影响》,《材料科学与工程建模与仿真》,第20、7期,第075007页,(2012)
[22] Hill,R.,《晶体骨料的弹性行为》,《物理社会学报》。剖面图A,65,5,349(1952)
[23] 卡列尔,I。;Carrera,E。;Petrolo,M.,《通过1D模型实现层压复合材料的渐进分层》,复合材料结构,235,第111799条,pp.(2020)
[24] 卡列尔,I。;Petrolo,M。;Waas,A.M。;Carrera,E.,《使用精细1D模型的计算效率、高保真微观力学框架》,复合结构,181,358-367(2017)
[25] 卡列尔,I。;Petrolo,M。;Waas,A.M。;Carrera,E.,《使用改进梁模型对纤维增强复合材料进行微机械渐进失效分析》,《应用力学杂志》,85,2(2018)
[26] Kirchhoff,G.,Uber da gleichgewicht und die beuegung einer elastischen scheibe,《克里勒斯杂志》,40,51-88(1850)
[27] Leisa,A.W。;Martin,A.F.,纤维间距可变的矩形复合板的振动和屈曲,复合结构,14,4,339-357(1990)
[28] Lekhnitskii,S.G.,各向异性板块(1968),Gordon and Breach:Gordon和Breach,美国纽约州纽约市
[29] 卢卡,J。;冈萨雷斯,C。;Molina-Aldareguía,J.M。;Segurado,J。;萨尔茨,R。;Sket,F.,《复合材料的多尺度建模:虚拟测试路线图》,高级材料,23,44,5130-5147(2011)
[30] Mindlin,R.D.,各向同性弹性板的转动惯量和剪切弯曲运动的影响,应用力学杂志,18,31-38(1951)·兹比尔0044.40101
[31] Mori,T。;Tanaka,K.,《含错配夹杂物材料的基体平均应力和平均弹性能》,《冶金学报》,21,5,571-574(1973)
[32] Nemat-Nasser,S.公司。;Hori,M.,《微观力学:异质材料的总体特性》(2013),Elsevier·Zbl 0924.73006号
[33] Pagani,A。;阿扎拉,R。;奥杰洛,R。;Carrera,E.,《统一壳体模型下高柔性薄壁复合材料结构的应力状态》,美国航空航天学会,59,10,4243-4256(2021)
[34] Pagani,A。;Enea,M。;Carrera,E.,基于局部弹性的耦合三维周动力和高阶一维有限元准静态断裂分析,国际工程数值方法杂志(2021)
[35] Pagani,A。;德米格尔,A.G。;Petrolo,M。;Carrera,E.,通过统一公式和勒让德多项式展开法分析叠层梁,复合材料结构,156,78-92(2016)
[36] Pagani,A。;Sanchez-Mayano,A.R.,纤维错位对使用分层模型和随机场的变刚度复合材料屈曲性能的影响,先进材料和结构力学,1-16(2020)
[37] Pagani,A。;Sanchez-Mayano,A.R.,受空间纤维变化影响的可变角度拖曳层压板的随机应力分析和失效起始,复合材料第C部分:开放存取,4,第100091条,pp.(2021)
[38] Pagani,A.、Sanchez-Mayano,A.R.和Zarate,I.S.(2021年)。多尺度缺陷下变刚度板的力学性能。美国复合材料学会第三十六届复合材料技术会议论文集。
[39] Pagani,A。;Yan,Y。;Carrera,E.,《通过精细分层理论对层压、箱形和夹层梁进行静态分析的精确解决方案》,复合材料B部分(工程),131,62-75(2017)
[40] Poisson,S.D.,《法国科学院皇家科学院院士梅莫里·德·拉卡德米·穆埃默里·苏尔·埃奎利布雷与军队运动》,第8期,第357-570页(1829年)
[41] Reddy,J.N.,层压复合材料的简单高阶理论,应用力学杂志,51745-752(1984)·Zbl 0549.73062号
[42] Reddy,J.N。;刘春芳,层合弹性壳的高阶剪切变形理论,国际工程科学杂志,23,3,319-330(1985)·Zbl 0559.73072号
[43] Reissner,E.,横向剪切变形对弹性板弯曲的影响,应用力学杂志,12,2,69-77(1945)·Zbl 0063.06470号
[44] Sanchez-Mayano,A.R。;阿扎拉,R。;Pagani,A。;Carrera,E.,通过高阶等效单层和分层有限元模型对可变角度拖曳壳进行精确应力分析,材料,14,21,6486(2021)
[45] Sanchez-Mayano,A.R。;帕加尼,A。;Petrolo,M。;Zhang,C.,用高阶有限元和多项式混沌展开法研究受多尺度缺陷影响的拖板的屈曲敏感性,材料,14,11,第100091条,pp.(2021)
[46] Scarth,C。;Adhikari,S.,《使用叠层参数对复合材料结构中的空间变化不确定性建模》,美国航空航天研究所,55,11,3951-3965(2017)
[47] Scarth,C。;阿迪卡里,S。;卡布拉尔,P.H。;Silva,G.HC;do Prado,A.P.,曲面上的随机场模拟:计算结构力学的应用,应用力学和工程中的计算机方法,345283-301(2019)·Zbl 1440.74439号
[48] Smith,M.,ABAQUS/标准用户手册,6.9版(2009年),Dassault Systèmes Simulia Corp:Dassault Systemèmes-Simulia Corporation美国
[49] Sun,C.T。;Vaidya,R.S.,从代表性体积元素预测复合材料性能,复合材料科学与技术,56,2,171-179(1996)
[50] van den Broek,S。;Minera,S.公司。;詹森,E。;Rolfes,R.,《通过扰动纤维路径对复合板的不对称后屈曲行为进行稳健改进》,《复合结构》,270,第114011条,pp.(2021)
[51] 维格里蒂,A。;扎皮诺,E。;Carrera,E.,使用可变运动模型分析可变角度拖曳复合材料结构,复合材料B部分(工程),171,272-283(2019)
[52] Yu,W.,复合材料本构建模的统一理论,材料与结构力学杂志,11,4,379-411(2016)
[53] 于伟(Yu,W.)。;霍奇斯,D.H。;Ho,J.C.,变分渐近梁截面分析——更新版,《国际工程科学杂志》,59,40-64(2012)·兹比尔1423.74522
[54] 于伟(Yu,W.)。;Tang,T.,预测非均质材料热弹性性能的变分渐进微观力学模型,国际销售与结构杂志,447510-7525(2007)·Zbl 1166.74411号
[55] 赵,Z。;Dang,H。;张,C。;Yun,G.J。;Li,Y.,三轴编织复合材料冲击损伤模拟的多尺度建模框架,复合材料A部分:应用科学与制造,110,113-125(2018)
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。