短纤维复合材料力学分析

细观力学分析

短纤维复合材料的特点是基体中具有短切纤维增强相，载荷传递效率低于连续纤维复合材料，相关教材中具有短纤维复合材料内应力传递的理论，并具有模量以及强度的预测方法。采用细观力学（尺度在10纳米到毫米量级）分析复合材料力学特性具有相对成熟的理论，是否可以把细观力学和分子动力学建立联系？

应力传递理论：最早Rosen提出剪滞法分析应力传递，随后，Fukuda-Chon对剪滞法进行了改进，在基体中引入部分轴向应力，考虑纤维末端传递的应力。Chon-Sun研究了作用力与纤维成一定角度的材料模型，得出随机走向短纤维复合材料应力传递公式，再者，近些年来有限元方法在分析应力传递方面也具有应用，得到部分有意义的解。

模量的预测

采用细观力学对复合材料的刚度进行估算的方法包括有：弹性力学的极值法、Mori-Tanaka方法、自洽方法等，并且对于单夹杂问题（长纤维、椭球型夹杂、钱币型夹杂），可以通过理论的方法得到夹杂应力随着夹杂长细比的变化规律，其次，Halpin和蔡对Hill自洽模型的Herman解进行简化，提出了在复合材料设计中简单易用的公式，即：

强度的预测

复合材料的损伤主要有：基体开裂、界面脱粘、分层以及纤维断裂。