平纹编织C/SiC复合材料精细RVE的建立
发布时间：2021-08-27 02:03
通过对平纹编织C/SiC复合材料经向和纬向截面的扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope,SEM）照片的精确测量,获取了纤维束的几何参数和波动曲线,以四参数正弦函数为拟合函数,得到了纤维束纵、横截面的参数化曲线方程。并通过建立的代表特征体元（representative volume element,RVE）得到纤维体积含量的计算值与试验测定值相比较,来检验模型的精确性。以MSC.PATRAN为平台,采用六面体单元进行分网,得到了RVE的三维有限元模型。通过在RVE模型中预制孔洞的方法,计算了平纹编织C/SiC复合材料的有效弹性模量,其中轴向拉伸模量与轴向剪切模量的计算值与试验值吻合较好,其它3个有效弹性模量还有待试验值的检验。
【文章来源】：中国陶瓷. 2017,53(09)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
RVE平纹编织结构示意图
向截面的纤维束几何参数是对等的。需要说明的是，由于无法判断切割时恰好就出现在纤维束的正中间，所以h是由hww与hff的均值来得到。如图3，RVE的4个参数测量值见表1所示。在Mital[12]采用类似队列模型的解析模型对平纹编织C/SiC复合材料的有效性能的预测中，其建立的RVE并未考虑纤维束间隙ag的存在，从表1的测量值来看，ag是不可以忽略的。1.2纤维束波动曲线的测量如图4，5所示，利用Photoshop的标尺和网格功能，图2RVE平纹编织结构示意图Fig.2SchematicdiagramofRVEplainweavestructure图3RVE建模曲线方程示意图Fig.3SchematicdiagramofRVEmodelingcurveequation表1RVE的4个几何参数Tab.1FourgeometricparametersofRVE采用在纤维束边界上“撒点”的方法，通过记录RVE经向截面和纬向截面四条纤维束边界上一系列点的（X,Y）坐标，实现了对C纤维束波动曲线的精确测量。对于不同组分材料的平纹编织复合材料的细观结构特性的研究，Ito[5]，Ganseh[13]，Zeman[14]，Barbero[15]等都得到了较为一致的结果，纤维束纵截面曲线Fill_Top_1，Fill_Bot_1，Warp_Top_2，Warp_Bot_2可以用正弦函数来表征。但对于纤维束横截面曲线Warp_Top_1，Warp_Bot_1，Fill_Top_2以及Fill_Bot_2，有两种结论：一是可以继续用正弦函数表征；二是由于平纹编织层合板成型时需要承受较大的压载，纤维束横截面形状可能会受压变扁平[5]，在这种情况下，横截面形状被假定成椭圆形。通过对文中的平纹编织C/SiC复合材料纤维束横截面SEM图的观察（如图6），可以清楚地看到纤维束横截面是呈双凸面镜形状（lenticulated[16]）的。图4RVE经向截面曲线测量图Fig.4CurvemeasurementdiagramofRVEwarpdirectionsection
了较为一致的结果，纤维束纵截面曲线Fill_Top_1，Fill_Bot_1，Warp_Top_2，Warp_Bot_2可以用正弦函数来表征。但对于纤维束横截面曲线Warp_Top_1，Warp_Bot_1，Fill_Top_2以及Fill_Bot_2，有两种结论：一是可以继续用正弦函数表征；二是由于平纹编织层合板成型时需要承受较大的压载，纤维束横截面形状可能会受压变扁平[5]，在这种情况下，横截面形状被假定成椭圆形。通过对文中的平纹编织C/SiC复合材料纤维束横截面SEM图的观察（如图6），可以清楚地看到纤维束横截面是呈双凸面镜形状（lenticulated[16]）的。图4RVE经向截面曲线测量图Fig.4CurvemeasurementdiagramofRVEwarpdirectionsection图5RVE纬向截面曲线测量图Fig.5CurvemeasurementdiagramofRVEacrossdirectionsection图6纤维束横截面图Fig.6Diagramoffiberbundletransversesection2RVE建模曲线方程的获得2.1纤维束截面曲线方程的获得这里采用在精密测量中广泛使用的四参数正弦拟合
本文编号：3365423
【文章来源】：中国陶瓷. 2017,53(09)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
RVE平纹编织结构示意图
向截面的纤维束几何参数是对等的。需要说明的是，由于无法判断切割时恰好就出现在纤维束的正中间，所以h是由hww与hff的均值来得到。如图3，RVE的4个参数测量值见表1所示。在Mital[12]采用类似队列模型的解析模型对平纹编织C/SiC复合材料的有效性能的预测中，其建立的RVE并未考虑纤维束间隙ag的存在，从表1的测量值来看，ag是不可以忽略的。1.2纤维束波动曲线的测量如图4，5所示，利用Photoshop的标尺和网格功能，图2RVE平纹编织结构示意图Fig.2SchematicdiagramofRVEplainweavestructure图3RVE建模曲线方程示意图Fig.3SchematicdiagramofRVEmodelingcurveequation表1RVE的4个几何参数Tab.1FourgeometricparametersofRVE采用在纤维束边界上“撒点”的方法，通过记录RVE经向截面和纬向截面四条纤维束边界上一系列点的（X,Y）坐标，实现了对C纤维束波动曲线的精确测量。对于不同组分材料的平纹编织复合材料的细观结构特性的研究，Ito[5]，Ganseh[13]，Zeman[14]，Barbero[15]等都得到了较为一致的结果，纤维束纵截面曲线Fill_Top_1，Fill_Bot_1，Warp_Top_2，Warp_Bot_2可以用正弦函数来表征。但对于纤维束横截面曲线Warp_Top_1，Warp_Bot_1，Fill_Top_2以及Fill_Bot_2，有两种结论：一是可以继续用正弦函数表征；二是由于平纹编织层合板成型时需要承受较大的压载，纤维束横截面形状可能会受压变扁平[5]，在这种情况下，横截面形状被假定成椭圆形。通过对文中的平纹编织C/SiC复合材料纤维束横截面SEM图的观察（如图6），可以清楚地看到纤维束横截面是呈双凸面镜形状（lenticulated[16]）的。图4RVE经向截面曲线测量图Fig.4CurvemeasurementdiagramofRVEwarpdirectionsection
了较为一致的结果，纤维束纵截面曲线Fill_Top_1，Fill_Bot_1，Warp_Top_2，Warp_Bot_2可以用正弦函数来表征。但对于纤维束横截面曲线Warp_Top_1，Warp_Bot_1，Fill_Top_2以及Fill_Bot_2，有两种结论：一是可以继续用正弦函数表征；二是由于平纹编织层合板成型时需要承受较大的压载，纤维束横截面形状可能会受压变扁平[5]，在这种情况下，横截面形状被假定成椭圆形。通过对文中的平纹编织C/SiC复合材料纤维束横截面SEM图的观察（如图6），可以清楚地看到纤维束横截面是呈双凸面镜形状（lenticulated[16]）的。图4RVE经向截面曲线测量图Fig.4CurvemeasurementdiagramofRVEwarpdirectionsection图5RVE纬向截面曲线测量图Fig.5CurvemeasurementdiagramofRVEacrossdirectionsection图6纤维束横截面图Fig.6Diagramoffiberbundletransversesection2RVE建模曲线方程的获得2.1纤维束截面曲线方程的获得这里采用在精密测量中广泛使用的四参数正弦拟合
本文编号：3365423
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