考虑纤维波纹度的单向复合材料代表性体积元生成算法

分类： 材料科学 >> 复合材料 分类： 航空、航天科学技术 >> 航空、航天材料 提交时间： 2024-04-09

谢晨阳 黄鲛 肖光明 张贤杰 王俊彪 李玉军

摘要： 提出一种单向纤维增强复合材料(UD-FRP)周期性高保真代表性体积元(RVE)的创建算法。首先基于随机游走算法，采用贝塞尔(Bézier)曲线表征纤维形态，使曲线各控制点处的切线方向的统计分布服从多变量冯米斯-费歇尔(Von-Mises Fischer)函数，创建出初步的软核模型。进而基于力偏置算法，在保证RVE内部纤维不产生过度扭曲的前提下，调整纤维间的重叠，创建出对应的硬核模型。调整过程中，通过引入三维近邻列表算法，大幅提高算法效率。最后对所创建的含有纤维波纹度特征的RVE模型进行了横向剪切渐进损伤分析，用以揭示该方法的研究价值及应用领域。结果表明，该方法能够快速有效地创建不同尺寸及纤维波纹度的RVE几何构型，这种含有波纹度特征的纤维构型会对UD-FRP的横向剪切性能产生一定影响，纤维波纹度越大，UD-FRP的横向剪切强度越大。

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