赵建
,
曲敏杰
,
夏英
,
郭静
,
冯钠
,
张勤星
高分子材料科学与工程
采用短纤维增强尼龙6复合材料,对带有半圆形缺口平板制件的注塑成型过程进行了模拟.以制件半圆形缺口附件的5个单元为研究对象,分别获得了不同位置上纤维取向和制件脱模时应力沿厚度方向上的变化,深入讨论了模具外形、纤维含量变化对纤维取向以及残余应力的影响.研究结果表明,随着纤维含量的增加,纤维间相互作用系数Ci减小,取向程度升高,皮层取向厚度减小,芯层取向厚度增加;纤维含量越高,制品冷却时沿厚度方向的压力幅值越大,残余应力沿厚度分布幅值也越大;制件形状的改变,影响了熔体流经此处的流动状态,同时也影响了缺口附件纤维取向以及残余应力.
关键词:
短纤维增强尼龙6
,
纤维含量
,
纤维相互作用系数
,
纤维取向
,
残余应力
上官林建
,
王松杰
,
刘保臣
,
张世勋
功能材料
短纤维复合材料注射充模是一个复杂的流体流动过程,其多尺度结构的形成及演化是多层次一多尺度耦合问题.将塑料熔体中分布的纤维粒子处理成介观纤维硬棒粒子,以宏观连续介质模型为基础,采用拉格朗日-欧拉法建立了耦合有介观纤维柱状粒子的流动控制方程.使用有限元/有限差分/控制体积法对其进行了求解,模拟结果与实际基本符合.
关键词:
短纤维
,
复合材料
,
注射充模
,
耦合模型
,
纤维取向
刘保臣
,
申长雨
,
刘春太
,
上官林建
材料导报
将短纤维增强注塑制品看作多层板并分析了注塑制品的有效弹性性能.采用Tandon-Weng模型计算了单取向短纤维增强复合材料的弹性性能,采用取向平均法计算了具有任意平面取向的单层板材料弹性常数,运用层合板理论建立了短纤维增强注塑材料的有效弹性模量计算模型.测定了特制试样中的纤维取向分布,计算了有效弹性模量,并与实验结果对比证明这种方法是有效的.
关键词:
纤维取向
,
短纤维增强复合材料
,
力学性能
,
注射成型
熊爱华
,
柳和生
,
黄兴元
,
江青松
,
周献华
高分子材料科学与工程
基于Hele-Shaw理论及广义非牛顿流体本构方程,建立了纤维增强聚合物三维薄壁注塑成型充填阶段数学模型,根据Folgar-Tucker取向模型,建立了纤维取向张量模型。采用Moldflow对拉伸试样的注塑流动过程进行模拟,研究纤维含量f和纤维间相互作用系数Ci对纤维取向的影响。结果表明,随着Ci增大,平均纤维的取向性呈减小的趋势;试样不同部位的纤维取向不同;f对纤维取向性影响较小,且存在一个最佳含量百分比数值。
关键词:
短玻璃纤维增强聚合物
,
流动过程
,
纤维取向
,
Moldflow
王梦寒
,
杨海
,
董晶晶
,
周杰
,
杨运成
,
姚小兵
高分子材料科学与工程
为预测注塑成型中短纤维取向分布,提出了在模拟分析中采用RSC纤维取向预测模型对纤维取向分布进行预测的方法.基于RSC取向模型,通过第二顺序张量aij对三维取向分辨率进行描述,采用Orthotropic闭合近似模型对RSC模型进行求解.采用MoldFlow软件对RSC模型的纤维取向分布进行了模拟,分析了相互作用系数Ci及标量因子k对纤维取向的影响.并获得了纤维取向随空间、时间的取向规律——沿宽度方向,两端面的取向要大于中心层,并且端面在开始阶段就能达到很高的纤维取向;沿流动方向,在浇口及充填末端,纤维取向都呈下降趋势,而中间部分则有所增加.
关键词:
纤维取向
,
RSC模型
,
Orthotropic闭合近似
,
相互作用系数
,
标量因子
左孔成
,
蔡振兵
,
宋川
,
彭金方
,
莫继良
,
沈火明
,
朱旻昊
材料工程
doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2014.04.014
以球/平面接触方式,进行炭纤维织物复合材料与GCr15钢球之间的扭动微动磨损实验研究,讨论纤维取向对微动磨损性能的影响.结果表明:该材料与金属材料类似,均存在3个微动运行区域,即部分滑移区、混合区以及滑移区,微动磨损机制为磨粒磨损和氧化磨损.炭纤维复合材料微动摩擦磨损性能表现出明显各向异性特征,即纤维平行且垂直于接触表面的纤维混合排布(N取向)复合材料的摩擦耗散能和磨损量均小于纤维平行于接触表面的P取向.在混合区域,磨损区半径随循环周次的增加而逐渐增大,且N取向小于P取向.
关键词:
炭纤维织物复合材料
,
微动磨损
,
扭动微动
,
纤维取向
,
各向异性
熊爱华
,
柳和生
,
黄益宾
,
余忠
,
章凯
,
蔡金平
高分子材料科学与工程
与短纤维增强聚合物复合材料相比,长纤维增强聚合物复合材料具有良好的性能,但影响其注塑制品性能的工艺因素较多且复杂.文中以GB/T1447-2005标准拉伸试样为例,采用3D模拟技术对长纤维增强聚合物复合材料的注塑成型充填过程进行模拟,并采用各项异性旋转扩散-诱导应变闭合模型对长纤维的纤维取向进行数值分析,研究结果表明:(1)3D模拟技术能有效表征长纤维增强聚合物复合材料注塑成型的充填流动过程;(2)拉伸试样中纤维取向分布呈现明显的表层-芯层-表层的结构,且表层区域的纤维取向程度明显高于芯层纤维的取向.
关键词:
长纤维增强聚合物复合材料
,
充填行为
,
纤维取向
,
3D模拟
堵同亮
,
彭雄奇
,
郭早阳
,
尹红灵
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2013.16.025
编织复合材料成形由双曲率曲面构成的复杂结构件时,会导致复杂的纤维重新排布和重新取向,从而影响最终成形件的力学性能.基于纤维增强连续介质力学理论,作者以前提出了一种简单实用的超弹性模型来描述编织复合材料在成形过程中的非线性各向异性力学行为.利用冲压工艺为树脂传递模塑法提供碳纤维编织复合材料预成形件,研究了碳纤维编织复合材料在冲压成形带有双曲率曲面的结构件时的纤维重新排布和重新取向.碳纤维编织布被剪成纱线分别与模具矩形边成0和45°两种样式.利用所提出的模型对实验进行模拟并与实验结果进行对比发现,预测的纤维局部剪切角和边界纤维缩进量与实验结果吻合很好.这一研究对编织复合材料成形的数值预测与结构设计有着重要的意义.
关键词:
冲压成形
,
编织纤维
,
复合材料
,
纤维取向
,
有限元分析
张红平
,
欧阳洁
,
张玲
高分子材料科学与工程
基于Leonov本构模型,建立了与悬浮纤维取向描述相耦合的纤维悬浮聚合物熔体的数学模型.该模型包括在热力学基础上建立的描述非等温聚合物熔体性质的Leonov本构模型、增强纤维尺度上表征悬浮纤维的纤维取向模型和对宏观流场进行描述的守恒方程组.文中使用该数学模型对纤维悬浮聚合物熔体在4:1平板收缩腔中的流动进行了数值模拟,并对增强纤维产生的应力分布和热力学Leonov本构模型中的应力结果进行了分析.数值结果表明,对于纤维增强聚合物复合材料成型过程的数值模拟,基于Leonov本构模型而建立的纤维悬浮聚合物熔体的数学模型合理有效.
关键词:
Leonov模型
,
纤维取向
,
粘弹性
,
数值模拟
