前沿 2020-03-27 09:03

美国伊利诺伊大学开发预测复合材料结构裂纹扩展的新方法

徐冬翔 摘自 theengineer网站

 

【据theengineerr网站2020年3月26日报道】美国伊利诺伊大学厄本那-香槟分校的研究人员开发一种新方法,通过一次分析就可以确定复合材料结构中关键裂纹的位置和方向,为航空航天复合材料的编织奠定了基础。

这种新方法极大地简化了材料分析工作,现在只需对未破裂的区域进行一次分析,而不必对沿着某个结构表面的裂缝的每个潜在位置进行分析,就能找到材料表面最可能出现裂纹的位置。这将计算工作量减少了几个数量级,并降低了经济成本。

为了精确估计能量释放速率,这种方法需要使用非常精细的网格进行数值分析,使用拓扑派生方法来估算如果裂纹在3D结构的表面上的任何位置和任何方向出现时,能量释放将是什么。通过这种方法,研究人员可以立即计算出用于裂纹扩展的最高能量,以及最高能量释放速率相对应的位置和方向,如果能量释放率小于断裂韧性,则裂纹不会扩展。如果能量释放速率接近断裂韧性的值,则裂纹有可能扩展,材料结构将需要重新设计。”

这种方法可以与商业有限元软件(例如Ansys,Abaqus和Nastran)结合使用。

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