短纤维增强复合材料的力学行为中,载荷从基体向纤维的传递效率决定了复合材料的承载能力,即界面强弱决定短纤维的增强效果.如界面结合过弱,载荷将无法传递;而结合过强,将导致韧性降低.于是,人们追求“最佳界面设计,采用理想粘接界面模型,但使用中,界面状态一旦变化,将偏离最佳点并继续恶化,于是,人们设想能找到一种对界面状态不敏感面传载良好的所谓“最差界面设计,采用非理想粘接界面模型,计算出金属基复合材料的有效弹性模量,而文献C6J初步分析了弱界面条件下哑於状短纤维增强效果好于平直短纤维的原因,但未给出各种界面条件下的差异.
本文采用有限元方法分析不同界面条件下哑铃状短纤维材料模型和平直短纤维材料模型的极限强度,从而比较两种材料模型的增强效果,供材料设计与制各时参考.分析中沿界面划出—薄层畀面单元,并用界面剪切强度进行失效判断,从而引入界面性能的影响.数值计算中将材料看作理想弹塑性体,采用增量加载,每一载荷步中用Mises屈服准则判断单元的状态,从而较真实地模拟模型的承载过程.
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