微宏合研究连续纤维增强复合材料的机械性能
Na Wang1,2, Zhihua Li1,2, Yubao Peng1,2
1Hubei Key Laboratory of Modern Manufacturing Quantity Engineering, School of Mechanical Engineering, Hubei University of Technology, Wuhan 430068, China.
Polymers
|November 9, 2024
概括
一种新的微宏合方法通过包括接口行为来准确预测连续纤维增强复合材料 (CFRC) 的性能. 与忽视光纤矩阵接口的模型相比,这种方法显著改善了机械性质预测.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 计算建模 计算建模
背景情况:
- 纤维矩阵接口在连续纤维增强复合材料 (CFRC) 中至关重要,但它的脆弱性影响了材料的整体性能.
- 准确预测CFRC机械性能需要详细考虑接口行为.
研究的目的:
- 开发和验证微宏合方法,以准确预测CFRC的机械性能.
- 评估光纤矩阵接口对CFRC拉伸和曲强度的影响.
主要方法:
- 利用分子动力学来获得微观接口参数.
- 采用代表性体积元件 (RVE) 和统一的周期同质化来计算刚度矩阵.
- 执行了宏观有限元素分析 (FEA) 模拟,并没有考虑接口.
主要成果:
- 微宏合方法与实验拉伸强度有很好的一致性 (误差小于5%).
- 忽视接口的模拟在拉伸强度预测中表现出明显的错误 (58.7%).
- 对于曲强度,模和曲模也观察到类似的趋势.
结论:
- 拟议的微宏合方法通过结合接口特征,有效预测CFRC的机械性能.
- 对光纤矩阵接口的计算对于CFRCs准确的机械性能分析至关重要.
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