美國伊利諾伊大學(xué)厄本那-香檳分校的研究人員開發(fā)一種新方法，通過一次分析就可以確定復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中關(guān)鍵裂紋的位置和方向，為航空航天復(fù)合材料的編織奠定了基礎(chǔ)。
這種新方法極大地簡化了材料分析工作，現(xiàn)在只需對未破裂的區(qū)域進行一次分析，而不必對沿著某個結(jié)構(gòu)表面的裂縫的每個潛在位置進行分析，就能找到材料表面最可能出現(xiàn)裂紋的位置。這將計算工作量減少了幾個數(shù)量級，并降低了經(jīng)濟成本。
為了精確估計能量釋放速率，這種方法需要使用非常精細的網(wǎng)格進行數(shù)值分析,使用拓撲派生方法來估算如果裂紋在3D結(jié)構(gòu)的表面上的任何位置和任何方向出現(xiàn)時，能量釋放將是什么。通過這種方法，研究人員可以立即計算出用于裂紋擴展的最高能量，以及最高能量釋放速率相對應(yīng)的位置和方向，如果能量釋放率小于斷裂韌性，則裂紋不會擴展。如果能量釋放速率接近斷裂韌性的值，則裂紋有可能擴展，材料結(jié)構(gòu)將需要重新設(shè)計。”
這種方法可以與商業(yè)有限元軟件(例如Ansys，Abaqus和Nastran)結(jié)合使用。
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