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在本文中,我们研究了 3D 打印聚合物复合材料在经历大变形时的失效行为。将实验结果与使用具有能量阈值和有效平面应力公式的相场断裂法的数值模拟进行了比较。将开发的框架应用于由嵌入软基质中的三个刚性圆形夹杂物组成的复合系统。特别是,我们研究了几何参数(例如夹杂物之间的距离和初始缺口的长度)如何影响软复合材料的失效模式。我们观察到复杂的失效序列,包括块体材料中的裂纹停止和二次裂纹萌生。值得注意的是,我们的数值模拟捕捉到了复合材料失效行为的这些基本特征,数值结果与实验结果高度一致。我们发现复合材料的性能(强度和韧性)可以通过选择夹杂物的位置来调整。然而,我们报告称,最佳夹杂物间距并不是唯一的,还取决于初始缺口长度。这些发现为设计性能增强的软复合材料提供了有用的见解。

实验和相场断裂模拟

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