文章目录

0 引言

1 实验

1.1 实验原料

1.2 纤维表面改性

1.3 复合材料制备

1.4 材料力学性能测试与表征

2 复合材料弹性常数预测

2.1 二维随机分布SFF/POM复合材料弹性常数建模分析流程

2.2 单向SFF/POM复合材料有限元模型

2.3 二维随机分布SFF/POM复合材料弹性常数

3 结果与讨论

3.1 预测模型可靠性验证

3.2 细观参数对SFF/POM复合材料弹性常数的影响规律

3.3 SFF/POM复合材料拉伸模量简化预测模型

4 结论

文章摘要:天然纤维复合材料中纤维与基体间界面性能较差且波动性较大,将对复合材料最终力学性能产生显著影响。基于内聚力模型,建立单向短切亚麻纤维增强复合材料（SFFRC）有限元模型,获得不同界面刚度的单向SFFRC的弹性常数。通过层合板理论计算纤维随机分布的SFFRC的弹性常数,发现计算结果与拉伸实验结果相吻合。在此基础上,研究了界面刚度K₀、纤维长径比ζ和纤维取向分布的形状因子λ对复合材料弹性常数的影响规律,并提出一种修正的混杂（ROM）公式来预测纤维随机分布的SFFRC的拉伸模量。结果表明,K₀的降低会同时导致复合材料的纵向拉伸模量E₁、横向拉伸模量E₂和纵向剪切模量G₁₂显著降低;随着ζ的增大,E₁、E₂和G₁₂逐渐增大;而λ的变化将导致纤维取向角变化,从而对E₁、E₂和G₁₂产生不同的影响。当K₀≤10 GPa/mm时,修正的ROM公式预测结果与拉伸实验结果相吻合,这说明修正的ROM公式能有效预测界面刚度较差的SFFRC的拉伸模量。

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