短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)仿真及熱性能數(shù)值模擬.pdf

1、短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)與其熱性能密切相關(guān)，建立復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)模型和與有限元方法的結(jié)合是解決此類數(shù)值模擬問(wèn)題的關(guān)鍵。因此，建立能夠較為真實(shí)反映復(fù)合材料的有限元模型是亟需解決的主要問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)生成了復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)的三維多纖維單胞模型并導(dǎo)入有限元軟件ANSYS，對(duì)M124F合金復(fù)合材料淬火過(guò)程的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。
　　 根據(jù)短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文以圓柱體狀增強(qiáng)體代表非

2、連續(xù)性短纖維，采用隨機(jī)序列吸附方法，利用C＃語(yǔ)言對(duì)AutoCAD軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)生成了不同纖維體積分?jǐn)?shù)和不同纖維取向的三維多纖維單胞模型來(lái)模擬復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)。纖維的數(shù)量、體積分?jǐn)?shù)、長(zhǎng)徑比分布和取向等參數(shù)可任意設(shè)定，生成模型中的纖維空間分布形態(tài)與真實(shí)的纖維預(yù)制件較為接近，表明本文的多纖維單胞模型生成程序是可行的。將計(jì)算機(jī)仿真微觀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為數(shù)值形式的文件，可以作為短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加工過(guò)程數(shù)值仿真和細(xì)觀力學(xué)計(jì)算的微觀結(jié)構(gòu)模型。
　

3、　 在生成不同體積分?jǐn)?shù)、不同取向三維多纖維單胞模型的基礎(chǔ)上獲得了二維截面，并進(jìn)行了德萊塞定律對(duì)短纖維復(fù)合材料適用性的驗(yàn)證，結(jié)果表明，當(dāng)短纖維復(fù)合材料纖維取向趨于一致時(shí)，不適合用增強(qiáng)相的面積分?jǐn)?shù)代替體積分?jǐn)?shù)，此時(shí)德萊塞定律己不適用。
　　 為了體現(xiàn)纖維的隨機(jī)取向以及避免纖維太少帶來(lái)的偶然性，同時(shí)又能節(jié)約計(jì)算機(jī)資源，本研究淬火過(guò)程的數(shù)值模擬采用含有10根纖維的多纖維單胞模型，熱應(yīng)力分析采用間接耦合。分析表明：復(fù)合材料淬火過(guò)程中，基