短纖維增強復合材料的微觀結構仿真及熱性能數(shù)值模擬.pdf

1、短纖維增強復合材料的微觀結構與其熱性能密切相關，建立復合材料的微觀結構模型和與有限元方法的結合是解決此類數(shù)值模擬問題的關鍵。因此，建立能夠較為真實反映復合材料的有限元模型是亟需解決的主要問題。本文通過對AutoCAD進行二次開發(fā)生成了復合材料微觀結構的三維多纖維單胞模型并導入有限元軟件ANSYS，對M124F合金復合材料淬火過程的溫度場和應力場進行了數(shù)值模擬。
　　 根據(jù)短纖維增強復合材料微觀結構特點，本文以圓柱體狀增強體代表非

2、連續(xù)性短纖維，采用隨機序列吸附方法，利用C＃語言對AutoCAD軟件進行二次開發(fā)生成了不同纖維體積分數(shù)和不同纖維取向的三維多纖維單胞模型來模擬復合材料的微觀結構。纖維的數(shù)量、體積分數(shù)、長徑比分布和取向等參數(shù)可任意設定，生成模型中的纖維空間分布形態(tài)與真實的纖維預制件較為接近，表明本文的多纖維單胞模型生成程序是可行的。將計算機仿真微觀結構轉化為數(shù)值形式的文件，可以作為短纖維增強復合材料加工過程數(shù)值仿真和細觀力學計算的微觀結構模型。
　

3、　 在生成不同體積分數(shù)、不同取向三維多纖維單胞模型的基礎上獲得了二維截面，并進行了德萊塞定律對短纖維復合材料適用性的驗證，結果表明，當短纖維復合材料纖維取向趨于一致時，不適合用增強相的面積分數(shù)代替體積分數(shù)，此時德萊塞定律己不適用。
　　 為了體現(xiàn)纖維的隨機取向以及避免纖維太少帶來的偶然性，同時又能節(jié)約計算機資源，本研究淬火過程的數(shù)值模擬采用含有10根纖維的多纖維單胞模型，熱應力分析采用間接耦合。分析表明：復合材料淬火過程中，基