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短纤维增强复合泡沫弹性性能数值模拟

发布时间:2018-04-22 22:34

  本文选题:复合泡沫材料 + 碳纤维 ; 参考:《复合材料学报》2017年02期


【摘要】:采用二元模型对短纤维增强复合泡沫(SFRSF)材料进行了简化模拟,考虑了纤维在空间中分布的随机性,并分别采用不同单元类型在不考虑网格匹配的情况下对纤维和基体单独进行网格划分。之后,采用改进的单元嵌入技术(EET)耦合纤维与基体的自由度,并引入杆单元模拟界面相,描述了材料内部纤维与基体的传载机制,从而建立了能反映材料细观结构的有限元数值模型。在此基础上,研究了碳纤维含量和长度以及空心微珠含量和壁厚对SFRSF杨氏模量的影响规律。结果表明,该数值模型对SFRSF杨氏模量的预测与实验值吻合较好。增加碳纤维的含量和纤维长度能够有效提高SFRSF材料的杨氏模量,适当增加空心微珠壁厚一定程度上可以增加其杨氏模量。
[Abstract]:The simplified simulation of short fiber reinforced composite foamed SFRSFs was carried out using a binary model, and the randomness of fiber distribution in space was considered. The fiber and matrix were meshed separately by different element types without considering mesh matching. Then, an improved element embedding technique is used to describe the load transfer mechanism between fiber and matrix by introducing the bar element to simulate the interface phase of fiber and matrix, and the degree of freedom of coupling fiber and matrix is introduced. Thus, a finite element numerical model which can reflect the mesoscopic structure of materials is established. On this basis, the effects of carbon fiber content and length, hollow bead content and wall thickness on the Young's modulus of SFRSF were studied. The results show that the prediction of SFRSF Young's modulus by the numerical model is in good agreement with the experimental data. Increasing the content of carbon fiber and the length of fiber can effectively increase the Young's modulus of SFRSF material and increase the Young's modulus of SFRSF material to a certain extent by properly increasing the wall thickness of hollow microbeads.
【作者单位】: 北京航空航天大学固体力学研究所;
【基金】:国家自然科学基金(11472025,11272030)
【分类号】:TB332

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本文编号:1789259

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