復(fù)合材料中的尺寸效應(yīng)

1、.復(fù)合材料中的尺寸效應(yīng)復(fù)合材料本身就是一種廣義的結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的破壞問題與結(jié)構(gòu)的尺寸效應(yīng)有著必然的聯(lián)系，復(fù)合材料中很多都屬于準(zhǔn)脆性材料，因此尺寸效應(yīng)顯得尤其重要，從尺度律和尺寸效應(yīng)角度研究強(qiáng)度問題是個(gè)重要的觀點(diǎn)，比如一個(gè)長(zhǎng)細(xì)杠件它的穩(wěn)定性能一定較差，這也是一種較常見的尺寸效應(yīng)問題。強(qiáng)度隨機(jī)性引起的尺寸效應(yīng)，能量釋放的尺寸效應(yīng)和微裂紋和斷裂的分形特性產(chǎn)生的尺寸效應(yīng)都對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度的影響有著重要意義。目前 , 固體力學(xué)中有三種有關(guān)尺寸效應(yīng)的基本理論:(1) 隨機(jī)強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)理論 ;(2) 長(zhǎng)裂紋引起的應(yīng)力重新分布和斷裂能量釋放理論(3) 裂紋分形理論 , 它可分為兩大類 :(a) 裂紋表面的侵入

2、式分形特性理論 ( 即表面粗糙度的分形屬性 )(b) 間隙分形特性理論 ( 代表著微裂紋的分形分布 )'.這些基本理論概括表現(xiàn)為材料的四種尺寸效應(yīng)：(l) 邊界層效應(yīng) : 它是由材料的非均勻性和泊松效應(yīng)造成的.前者可以混凝土之類的材料為例, 由于各種骨料不能穿透表面而使表面層具有不同的成分; 而泊松效應(yīng)指的是 , 在試樣內(nèi)部可能存在平面應(yīng)變的狀態(tài), 它們發(fā)生在與試件表面平行的平面上 , 但不是發(fā)生在試樣的表面，而是發(fā)生在試件的中心部位 .(2) 表面與裂紋邊緣連接處存在三維應(yīng)力的奇異性:這也是由于泊松效應(yīng)引起的 . 這就造成了斷裂擴(kuò)展區(qū)域靠近表面的那一部分的力學(xué)行為不同于試樣內(nèi)部的力學(xué)行為.(3) 由擴(kuò)散現(xiàn)象引起的時(shí)間相關(guān)的尺寸效應(yīng),所謂擴(kuò)散可以是多孔介質(zhì)中熱的輸運(yùn)或濕氣和化學(xué)物質(zhì)的輸運(yùn)，這一點(diǎn)已在收縮和干燥蠕變現(xiàn)象的尺寸效應(yīng)中顯示出來, 原因是半干燥期依賴于尺寸，以及這種尺寸效應(yīng)對(duì)收縮致裂的影響。(4) 材料本構(gòu)關(guān)系的時(shí)間相關(guān)性 , 特別是材料應(yīng)變軟化的粘性特征 , 這一特征包含了材料時(shí)間相關(guān)的特征長(zhǎng)度。'.材料的尺度律問題是損傷力學(xué)的一部分, 對(duì)這一問題的認(rèn)真研究起始于1960 年前后 . 雖然已經(jīng)知道了很多