曹鹏辉 邢海龙 刘振涛

摘要：界面性能对复合材料整体性能起决定性作用，本文建立顺排、插排两种模式均匀化RVE三维模型，采用非线性弹簧元渐进适应模型模拟界面分离，计算界面不分离和分离时的陶瓷基宏观性能。结果表明：界面不分离时纤维含量对材料横向有效弹性模量影响较大；界面分离时横向有效弹性模量随界面分离逐渐减少并趋向于基体性能。

关键词：界面；宏观性能；连续纤维增强

文献标识码：A

界面是纤维和基体的过渡区域，该区域结构与性能不同于基体和纤维，[1]对于连续纤维增强陶瓷基材料，界面性能对材料整体性能起决定性作用。弱界面是连续纤维增强陶瓷基材料增韧的主要方式，也是连续纤维增强陶瓷基材料在拉伸载荷下非脆性断主要原因。[2]目前该领域研究以理论为主。

本文基于均勻化方法建立顺排和插排模式下RAV三维模型，采用非线性弹簧元渐进适应模型研究界面分离对材料宏观性能的影响。

1均匀化RVC模型的建立

1.1RAV的提取

基体中纤维排列方式有：顺排，纤维呈四边形排列；插排，纤维呈六边形排列。如图1所示。

（1）顺排（2）插排

图1RAV提取

1.2均匀化方法

均匀化方法是材料细观力学常用方法之一，假设材料宏观均匀，细观结构具有周期性，RAV分析代表对整个材料的分析。通过细观尺度分析RAV受载情况下的变形、应力应变场得到宏观性能和响应。

设RAV体积为V，σij和εij为RAV细观应力应变场，材料宏观本构关系为：

σ-ij=Cijklε-kl（1）

ε-kl=Sijklσ-ij（2）

Cijkl和Sijkl为材料有效刚度和有效柔度，σ-ij和ε-ij为RAV平均应力和平均应变。……