短切纤维复合材料注塑成型仿真及其力学性能研究

发布时间：2021-07-25 21:58

　　短切纤维复合材料由于其重量轻、可设计能力强、比强度高,比模量高等优点,成为汽车轻量化项目优先考虑的新型材料而得到开发和应用。注塑成型是短切纤维复合材料的主要成型方式之一,具有成本低、效率高等优点。注塑成型过程中,纤维取向的分布不均会导致产品出现收缩不均、翘曲变形等一系列问题。同时,准确预测复合材料的有效力学性能为复合材料的设计和应用奠定了基础,代表性体积单元法（RVE）由于易于实现而得到了广泛应用。在上述基础上,短切纤维增强复合材料的界面问题也得到了讨论。首先,在对纤维增强聚合物基复合材料注射成型过程中形成的残余应力场和非均匀各向异性热力学性能进行综合评述的基础上,建立了纤维增强复合材料的有限元收缩变形预测模型。仿真结果表明,注塑件的收缩变形不均匀,主要是由注射成型过程中流动不平衡和凝固差异引起的残余应力造成的。然后,考虑基体的塑性发展和断裂,建立一个受局部纤维方向变化影响的各向异性弹性模型,进行单轴静态拉伸模拟实验,结果表明:相较于单纯聚合物材料,短纤维填充聚合物材料在最终破坏前展示了很大的可塑性,这是由于撕裂具有一定程度的短纤维伸长率的聚合物基体而引起的。其次,基于注塑成型纤维取向... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

碳纤维-树脂之间的弱界面（界面缝隙）现象

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文究现状注塑成型模拟研究现状射成型是通过注射成型工艺来混合具有不同物理性能[2][3]。 FRPC 的增强效果不仅与纤维和聚合物的机械间的界面也有很大的关系，还与产品中的纤维取向分要取决于注塑流动方向。同时，注塑产品中不同点的纤维长度分布主要取决于塑化和注塑阶段熔体流动期布的不均匀性是材料表现为不均匀各向异性，并最终布不均匀的主要原因。如图 1-2 所示，展示了在注射皮层-芯层典型的纤维取向分布示意图[4]。

图 2-1 纤维取向矢量 可表示为：sin cossin sincosP 状态可以用概率分布函数表示[39]，不同时刻纤维流动，则根据连续介质力学理论可得到：方向状态可以用概率分布函数 (p)表示。根据连纤维在不同时间位置的变化以及与熔体一起流动(p) (p) ptDD p 纤维角速度矢量，tDD是物质导数。率分布函数可以充分描述一组纤维的取向状态，

【参考文献】：
期刊论文
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[2]纺织复合材料细观力学分析的一般性周期性边界条件及其有限元实现[J]. 张超,许希武,严雪.  航空学报. 2013(07)
[3]基于Leonov模型的纤维悬浮聚合物流动的数值模拟[J]. 张红平,欧阳洁,张玲.  高分子材料科学与工程. 2009(12)
[4]多相多孔材料/结构的集成优化设计[J]. 孙士平,秦国华,张卫红.  航空学报. 2009(01)
[5]玻璃纤维增强热塑性塑料——短纤维粒料和长纤维粒料[J]. 曾天卷.  玻璃纤维. 2008(04)
[6]半结晶聚合物注射成型中结晶动力学的数值模拟[J]. 申长雨,周应国,陈静波.  高分子学报. 2008(08)
[7]颗粒增强复合材料弹性性能的统计特征分析[J]. 侯善芹,刘书田.  科学技术与工程. 2008(15)
[8]基于均匀化方法的斜交节理岩体复合本构关系研究[J]. 牛斌,杨海天.  岩土工程学报. 2007(05)
[9]基于导热性能的复合材料微结构拓扑优化设计[J]. 张卫红,汪雷,孙士平.  航空学报. 2006(06)
[10]单向纤维复合材料粘弹性性能预测[J]. 常崇义,刘书田,王成国.  计算力学学报. 2006(04)

博士论文
[1]纤维增强聚合物复合材料注塑成型理论与实验研究[D]. 江青松.南昌大学 2017
[2]材料和结构的拓扑优化关键理论与方法研究[D]. 孙士平.西北工业大学 2006

硕士论文
[1]超临界流体对碳纤维表面处理的研究[D]. 李东东.哈尔滨工业大学 2011



本文编号：3302856