织物织物的拉力和压力性能 碳纤维增强的聚合物层,含有三维微血管通道

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 机械工程 机械工程
• 复合材料 复合材料 复合材料

背景情况:

• 微血管自愈复合材料为先进的应用提供了潜力.
• 研究这些材料的机械性能对于它们的发展至关重要.
• 具有集成微血管网络的碳纤维增强聚合物 (CFRP) 层材特别感兴趣.

研究的目的:

• 实验性地研究有3D微血管通道的织物CFRP层的拉伸和压缩性能.
• 开发和验证有限元素 (FE) 模型来模拟这些微血管复合材料中的机械行为和损伤传播.
• 分析微血管参数对整体机械性能的影响.

主要方法:

• 实验测试各种微血管通道配置的CFRP层材.
• 开发详细的有限元素 (FE) 模型来模拟机械反应.
• 对FE模型与实验数据的验证.
• 使用验证模型评估微血管影响的参数研究.

主要成果:

• 沿层层厚度 (z方向) 定向的微血管通道是关键应力位置.
• 微血管通道对层层硬度的影响很小,但降低了强度.
• 强度降低与z方向通道直径 (0.1-1毫米) 差不多是线性的.
• 精确的FE建模需要考虑富含树脂的区域,并使用相当的单向层特性.

结论:

• 微血管通道的位置和直径显著影响CFRP层材的强度.
• 为了准确的预测,FE建模方法必须仔细考虑微观结构细节.
• 优化微血管网络设计是平衡自愈能力与机械完整性的关键.