Three-dimensional constitutive model of woven fabric-reinforced shape memory polymer composites considering thermal residual stress

材料科学 复合材料 本构方程 超弹性材料 形状记忆聚合物 正交异性材料 残余应力 压力(语言学) 微观力学 弯曲 各向异性 机织物 结构工程 形状记忆合金 有限元法 复合数 工程类 物理 哲学 量子力学 语言学
作者
Seok Bin Hong,Joon Hyeok Jang,Haedong Park,Jin‐Gyun Kim,Nam Seo Goo,Woong‐Ryeol Yu
出处
期刊:Smart Materials and Structures [IOP Publishing]
卷期号:28 (3): 035023-035023 被引量:14
标识
DOI:10.1088/1361-665x/aafd3a
摘要

The mechanical modeling and simulation of woven fabric-reinforced shape-memory polymer composites (wf-SMPCs) are quite complex tasks because a temperature change introduces thermal stress that dramatically affects the interaction between the matrix and fiber. This study aimed to develop a new homogenized constitutive model for wf-SMPCs considering the thermally induced residual stress. The orthotropic properties of the wf-SMPC due to the woven fabric reinforcement were modeled using classical anisotropic hyperelasticity theorems. The stress generated in the hyperelastic model was then complemented by combining with the stress generated in the SMP constitutive equation and the thermal residual stress according to Eshelby's inclusion theorem. The prediction capability of the proposed model was verified by three-point bending tests of the wf-SMPC having various fiber volume fractions. Finally, the unique features of the proposed constitutive model were investigated by experiments and simulation of a self-deployable antenna made of a wf-SMPC.
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