在自我愈合的聚乙烯-合甲酸 (EMAA) 平面编织复合材料中对抗冲击的多尺度分析
Zhenzhen Zhang1, Ying Tie1, Congjie Fan1
1School of Mechanical and Power Engineering, Zhengzhou University, Science Road 100, Zhengzhou 450001, China.
Polymers
|October 16, 2024
概括
这项研究表明,将乙烯 Maleic Anhydride (EMAA) 丝材纳入复合材料显著提高了抗冲击和自我修复能力. 开发的多尺度建模方法准确地预测了这些改进,验证了它的有效性.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 复合材料 复合材料 复合材料
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 平面编织复合材料往往需要增强的抗冲击能力.
- 热塑性愈合剂为提高材料性能和耐久性提供了潜力.
研究的目的:
- 为了研究使用乙烯胺 (EMAA) 丝作为热塑性愈合剂,提高平面编织复合材料的抗冲击性能.
- 开发和验证一个多尺度的数值模拟框架来预测这些复合材料的冲击行为.
主要方法:
- 建立了一个多尺度的微-meso-宏建模框架,将数值模拟与低速度撞击 (LVI) 实验集成在一起.
- 使用显微镜模型预测了同等的机械参数,中视镜RVE模型捕获了EMAA光纤架构.
- 局部均质化将美观模型转化为宏观等效模型,用于抗冲击分析.
主要成果:
- 多尺度建模方法准确预测了力-时间曲线,能量-时间曲线和损伤概况,与实验数据密切结合.
- 发现EMAA接网络有效地提高了平面编织复合板材的抗冲击性能.
- 在EMAA含量和抗冲击和自愈效率之间观察到正相关性,自愈效率高达98.28%.
结论:
- 开发的多尺度建模方法可靠地评估了复合材料与热塑性愈合剂的抗冲击性能.
- 埃马亚丝片是提高平面编织复合材料冲击性能和自我修复性能的有效解决方案.
- 优化EMAA内容可以进一步提高复合材料的弹性和修复能力.


