基于微CT-RVE模型和Mori-Tanaka模型的短切碳纤维增强尼龙力学性能预测方法研究

摘要：

本文研究了基于微CT图像的纤维增强复合材料代表性体积元模型(CT-RVE)建构方法和性能预测方法.基于四种尺寸的CT-RVE模型对碳纤维增强尼龙(PA66CF)弹性性能开展了预测,并与Mori-Tanaka模型(M-T)预测结果进行了对比.采用注塑成型工艺制备了10wt％纤维含量的PA66CF拉伸样件,使用扫描电子显微镜(SEM)获取样件拉伸断面信息,使用X射线CT断层扫描获取内部微观结构信息,综合运用ImageJ、Photoshop、Mimics、Cero、HyperMesh、ABAQUS等工具,建立了四种尺寸的CT-RVE模型,并与具有相同几何参数的M-T模型在性能预测结果方面进行对比分析.研究结果表明:RVE模型中纤维的随机分布具有规律性,纤维数量与RVE体积呈线性增长关系,纤维取向以X方向为主;CT-RVE模型对弹性性能的预测结果略低于M-T模型,当RVE尺寸为114.4μm×114.4μm×77μm时,CT-RVE模型与M-T模型对弹性性能预测结果相近.本文的研究可为短纤增强复合材料的性能精确预测提供指导.

关键词：短切碳纤维、微观结构、CT扫描、仿真模型、Mori-Tanaka模型、复合材料

分类号：TB332(工程材料学)

资助基金：国家自然科学基金;东莞市社会科技发展重点项目;中山大学新工科研究与实践项目

在线出版日期：2021-07-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：5-11