亞麻纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料短纖維插層增韌數(shù)值模擬研究

編號：CYYJ043549

篇名：亞麻纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料短纖維插層增韌數(shù)值模擬研究

作者：于本澤 李巖 涂昊昀 章中森

關(guān)鍵詞： 亞麻復(fù)合材料 短纖維插層 層間增韌 內(nèi)聚力模型 纖維橋聯(lián)

機構(gòu)： 同濟大學(xué)航空航天與力學(xué)學(xué)院 同濟大學(xué)先進土木工程材料教育部重點實驗室

摘要： 亞麻纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料因具有密度低、力學(xué)性能優(yōu)異且綠色環(huán)保等優(yōu)點,在航空領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用與關(guān)注。然而親水性亞麻纖維與疏水性環(huán)氧樹脂基體間界面相容性差,使得復(fù)合材料抗分層能力不足,影響了材料承載能力與使用壽命。短纖維插層增韌是復(fù)合材料層間增韌的有效方法,而以內(nèi)聚力模型為基礎(chǔ)的數(shù)值模擬也是復(fù)合材料層間增韌研究的有效工具。采用雙線性、指數(shù)型和三線性三種內(nèi)聚力模型分別對短芳綸纖維插層亞麻纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的Ⅰ型層間斷裂行為進行數(shù)值模擬,結(jié)合雙懸臂梁試驗結(jié)果與數(shù)字圖像相關(guān)法觀測,總結(jié)了內(nèi)聚力本構(gòu)關(guān)系選取對模擬結(jié)果的影響。結(jié)果表明,雙線性和指數(shù)型模擬結(jié)果未出現(xiàn)階梯波動下降,不適合短纖維插層的層間增韌模擬;而三線性內(nèi)聚力模型因體現(xiàn)了纖維橋聯(lián)與基體破壞增韌作用,模擬結(jié)果表現(xiàn)出與實驗相近的纖維橋聯(lián)失效增韌模式與裂紋擴展行為,可有效模擬短纖維插層增韌效果及行為,為復(fù)合材料短纖維插層增韌設(shè)計提供合理依據(jù)。