Modeling of Surface Fracture in Friction Interaction of Fiber Composites

Abstract

The model of the frictional interaction of a fiber composite material with a rigid non- wearing body is proposed, which makes it possible to study the effect of the mechanical and strength characteristics of the fiber and matrix materials and the composite structure on its stress state, in particular, at the fiber-matrix interface. Analysis of the stress distribution in the subsurface layers of the composite was carried out for different values of the ratio of matrix to fiber materials hardness, the sliding friction coefficient and the distance between the fibers. For the known failure criteria of fiber composites, the conclusions about the effect of the structure and relative strength properties of a fiber (fiber bundle) and matrix on the pattern of subsurface fracture of the composite under sliding friction conditions are made

Предложена модель фрикционного взаимодействия волокнистого композита с жестким неизнашиваемым телом, позволяющая исследовать влияние механических и прочностных характеристик материалов волокна и матрицы и структуры композита на его напряжённое состояние. Проведен анализ распределения напряжений на границе волокна и матрицы для разных значений отношения твердостей материалов матрицы и волокна, коэффициента трения скольжения и расстояния между волокнами. На основе известных критериев прочности волокнистых композитов сделаны выводы о влиянии структуры и относительных прочностных характеристик волокна (пучка волокон) и матрицы на характер подповерхностного разрушения композита в условиях трения скольжения