納米SiO2@TiO2增強(qiáng)竹塑復(fù)合材料制備及托盤應(yīng)用性能仿真分析

編號(hào)：NMJS09341

篇名：納米SiO2@TiO2增強(qiáng)竹塑復(fù)合材料制備及托盤應(yīng)用性能仿真分析

作者：牛一米 杜鑫宇 于孟言 洪偉淇 高珊

關(guān)鍵詞： 力學(xué)性能 復(fù)合材料 有限元仿真 周轉(zhuǎn)托盤

機(jī)構(gòu)： 東北林業(yè)大學(xué)土木與交通學(xué)院

摘要： 隨著生物質(zhì)復(fù)合材料性能研究的不斷深入,其在農(nóng)業(yè)工程中的應(yīng)用也逐漸廣泛。該研究旨在提升竹塑復(fù)合材料(bamboo-plastic composites,BPC)力學(xué)性能和耐老化性,以實(shí)現(xiàn)其托盤制品的環(huán)保和應(yīng)用性。首先,該研究采用三種不同配比竹粉(bamboo fiber,BF)與高密度聚乙烯(high density polyethylene,HDPE)制備BPC,并進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試確定BF與HDPE最優(yōu)配比。通過SiO2包覆TiO2粒子(SiO2@TiO2),硅烷偶聯(lián)劑KH550改性SiO2@TiO2制備KH550-ST,采用噴涂法用KH550-ST改性BPC55制備納米增強(qiáng)竹塑復(fù)合材料(KH550-ST-BPC),并進(jìn)行力學(xué)性能和耐光老化性能分析。運(yùn)用ANSYS Workbench軟件對(duì)改性前后的BPC一體式托盤進(jìn)行有限元仿真分析,理論驗(yàn)證納米改性BPC托盤的應(yīng)用性能。結(jié)果表明,隨著BF含量的增加,BPC的抗拉性能和抗彎性能均有所提高。在BF與HDPE質(zhì)量比為5:5時(shí)(BPC55),BPC力學(xué)性能最優(yōu)。相比于BPC55,KH550-ST-BPC55彎曲強(qiáng)度和彎曲模量分別提升了31.11%和52.27%,拉伸強(qiáng)度和拉伸模量分別提升11.86%和21.92%,KH550-ST-BPC55的耐光老化性能提升77.79%。通過有限元仿真,發(fā)現(xiàn)KH550-ST-BPC55制BPC托盤在額定荷載下堆碼仿真產(chǎn)生的最大變形量降低27.36%,極限荷載下降低23.41%,即可有效的堆碼工況下的承載能力。該研究可為納米SiO2@TiO2增強(qiáng)竹塑復(fù)合材料做物流周轉(zhuǎn)單元的應(yīng)用提供參考。