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
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
路冬
,
李志凯
,
融亦鸣
,
舒嵘
复合材料学报
为了对碳纤维增强树脂基复合材料切削加工过程中的基体破坏及亚表层损伤机制进行研究,借助数值仿真方法建立了基于宏观各向异性的复合材料正交切削有限元模型.采用Hashin Damage失效准则,通过定义纤维拉伸断裂、压缩屈曲极限应力及基体横向拉伸断裂、剪切断裂极限应力等数值,建立了复合材料切削加工动态物理仿真模型.通过切削力仿真值与实验值的比较,验证了仿真模型的有效性.通过对0°和90°纤维方向复合材料基体开裂和压溃的分析发现,当进入稳定切削后,基体开裂方向与纤维方向平行,而基体的压溃主要发生在刀尖周围.分析了纤维方向对复合材料亚表面损伤深度的影响,随着纤维方向角度的增加,工件亚表面裂纹损伤深度呈增长趋势.
关键词:
碳纤维增强树脂基复合材料
,
切削仿真
,
失效准则
,
极限应力
,
纤维方向
姜开宇
,
李豪
,
左军超
,
吉智
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhc1xb.20150310.002
为了研究超声振动对纤维增强复合材料注射成型特性的影响,利用自行开发的超声辅助可视化注射成型实验装置对不同玻纤(GF)含量的GF增强聚丙烯(PP)复合材料进行了超声外场作用下的可视化实验,观测分析了超声功率对复合熔体充填流动行为的影响.此外,通过对试样不同部位的金相观察,分析了超声功率对复合材料纤维取向的影响.结果表明:超声功率会对复合材料注射成型的充填流动行为及制品的纤维取向产生影响,而复合材料纤维含量对超声振动的效果也有直接影响.在纤维含量较低时,超声振动对基体材料微观形态的作用为影响复合材料充填流动性及纤维取向的主因;在纤维含量较高时,超声振动对纤维的作用为影响复合材料充填流动性及纤维取向的主因.研究结果为复合材料超声辅助成型技术的发展提供了依据.
关键词:
注射成型
,
超声振动
,
可视化
,
纤维取向
,
复合材料
贾振元
,
宿友亮
,
张博宇
,
陈晨
,
王福吉
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150612.001
碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)加工中基体相极易因切削力过大而破坏,并迅速扩展至加工表面以下而形成损伤.为了准确预测其切削力并加以控制,基于实验切削力数据建立了人工神经网络切削力模型,预测了不同纤维角度、切削深度和刀具角度下加工CFRP的切削力变化规律,并完成了不同刀具角度及切削参数下典型纤维角度CFRP单向板的直角切削实验,对预测模型进行验证,其预测精度可达85％以上.结合成屑过程在线显微观测结果可知:纤维角度是影响CFRP切削力的主要因素,0°～l35°范围内,切屑形成方式为切断型和开裂后弯断型;切削力随纤维角度增大呈先减小后增大的趋势,135°时最大,随切削深度增加,切削力总体呈增大趋势.
关键词:
碳纤维增强树脂基复合材料
,
切削力
,
纤维方向
,
神经网络
,
切屑形成
简发萍
,
万军
,
杜继涛
玻璃钢/复合材料
采用Moldflow对玻璃纤维增强PA66电器零件注塑成型进行翘曲分析,确认引起翘曲变形的主要原因是角效应,并通过CAE分析最佳浇口位置和浇口数量.结果表明,采用三点进浇注射成型使角效应引起的翘曲降低了56.216％,同时在尖角处获得了较好的玻璃纤维取向.
关键词:
玻璃纤维
,
角效应
,
翘曲变形
,
纤维取向
