对自然纤维在多混合复合材料中的弹性特性进行数值研究
Mughees Shahid1, Gediminas Monastyreckis1, Daiva Zeleniakiene1
1Department of Mechanical Engineering, Kaunas University of Technology, Studentu Str. 56, LT-51424 Kaunas, Lithuania.
这项研究探讨了用天然和合成纤维增强的生物环氧复合材料. 增加纤维体积分数可以增强复合材料的刚性,并减少Poisson值.
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
- 聚合物科学 聚合物科学
背景情况:
- 生物环氧复合材料为传统材料提供了可持续的替代品.
- 麻和大麻等天然纤维为轻量增强提供了机会.
- 了解这些复合材料的弹性特性对于结构应用至关重要.
研究的目的:
- 研究用天然 (亚麻,大麻) 和合成 (S玻璃) 纤维增强的生物环氧复合材料的弹性特性.
- 分析纤维体积分数 (VF) 对复合材料机械行为的影响.
- 验证用于预测复合材料属性的数值模型.
主要方法:
- 为各种光纤配置开发3D代表体积元件 (RVE) 模型.
- 平均场同质化 (莫里-塔纳卡方案) 和有限元素分析 (FEA) 的应用.
- 使用分析模型验证数值预测 (混合规则,Chamis,CCA).
主要成果:
- 增加纤维体积分数 (VF) 显著增强纵向,横向和剪切模块.
- 较高的VF导致自然纤维复合材料Poisson比率的降低.
- 数字预测与分析和半分析方法有很好的一致性.
结论:
- 3D RVE模型被验证为有效的工具,用于预测多混合天然纤维复合材料的弹性特性.
- 这些发现支持这些复合材料用于轻量化结构应用的设计.
- 优化纤维体积分数是定制生物环氧复合材料机械性能的关键.
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