基于Mori-Tanaka方法的短纤维复合材料开孔板分析

发布时间：2021-08-15 10:22

　　基于Mori-Tanaka均匀化方法,对短纤维复合材料开孔板力学性能进行研究。首先,使用Mori-Tanaka方法预测单向和二维2种分布形式的短纤维复合材料应力-应变曲线曲线。其次,通过试验方法分析不同区域纤维取向对开孔板力学性能的影响。最后,使用多尺度方法研究不同注塑位置和不同开孔方式对开孔板力学性能的影响,该部分在宏观有限元分析中耦合了注塑模拟的纤维方向分布以及Mori-Tanaka均匀化方法得到的复合材料参数。结果表明,短边注塑开孔板综合力学性能更好;孔周围纤维分布是影响应力集中的主要因素;整体的纤维取向分布影响开孔板的刚度;单向纤维材料的角度对材料性能的影响不是单调的。 

【文章来源】：中国塑料. 2020,34(07)北大核心CSCD

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

用基于角度θ和φ的坐标系定义方向矢量p

多尺度分析方法的流程图如图2所示。首先，确定纤维和基体的材料参数，通过Mori-Tanaka方法获得纤维复合材料有效性能。注塑模拟获取注塑网格每个单元的纤维排布方向或使用材料自定义的纤维方向，将注塑的纤维方向或材料本身的纤维方向映射到结构网格。接下来，在结构分析有限元中计算每个单元特定方向张量的材料参数。最后，使用有限元求解器进行分析。2.2 有限元模型

图3为不同区域纤维取向对开孔板性能影响的分析模型。该模型分为2个区域：A区域和B区域，分别代表开孔板孔附近区域和开孔板两侧区域。研究每个区域纤维取向对于开孔板性能的影响，所使用的纤维取向为单向和二维分布。在分析过程中，模型在每个区域使用相同取向的均匀材料。有限元模型左边固定，右边施加拉力。为了研究注塑开孔（注塑开孔板）、机械开孔（平板注塑后机械方式开孔）2种开孔方式以及不同浇注位置对开孔板性能影响。建立了图4所示注塑模型：注塑开孔板和注塑平板，在注塑模型中可以设置不同的注塑位置。同时建立了图5所示的开孔板有限元分析模型。将2个注塑模型获得的纤维取向结果映射到有限元模型上，分别代表注塑开孔和机械开孔2种开孔方式，对其进行力学性能分析。

【参考文献】：
期刊论文
[1]多尺度复合材料力学研究进展[J]. 陈玉丽,马勇,潘飞,王升涛.  固体力学学报. 2018(01)
[2]短玻纤增强工程塑料纤维取向张量影响因素研究[J]. 黄达勇,丁智平,荣继刚,黄友剑,曾家兴.  湖南工业大学学报. 2016(03)
[3]基于Moldflow的汽车中央控制面板中玻纤取向的分析[J]. 胡学川,李又兵.  塑料工业. 2014(10)



本文编号：3344357