纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料吸濕行為的有限元研究.pdf

1、纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料在長期服役過程中會(huì)因?yàn)槲鼭穸鹦阅艿南陆?，為此人們已?jīng)對(duì)其進(jìn)行了廣泛的研究。本文將有限元方法與實(shí)驗(yàn)方法相結(jié)合，對(duì)環(huán)氧樹脂(EP)基體材料，碳纖維/環(huán)氧(CFL/EP)復(fù)合材料以及超高分子量聚乙烯纖維/環(huán)氧(UHL/EP)復(fù)合材料的吸濕行為進(jìn)行研究，并對(duì)影響CFL/EP復(fù)合材料吸濕行為的幾個(gè)因素進(jìn)行模擬分析，為其能夠更好地應(yīng)用于航空航天、機(jī)械和醫(yī)療等領(lǐng)域提供了更多的理論依據(jù)。 本文將EP基體試樣，CFL

2、/EP復(fù)合材料試樣以及UHL/EP復(fù)合材料試樣置于一定濕熱環(huán)境中，對(duì)試樣的重量進(jìn)行跟蹤測量，繪制吸濕動(dòng)力學(xué)曲線，獲得有限元模擬計(jì)算的參數(shù)。 采用有限元分析程序ABAQUS的質(zhì)量擴(kuò)散模塊模擬了EP基體材料、CFL/EP復(fù)合材料以及UHL/EP復(fù)合材料在環(huán)境溫度T=37°C以及相對(duì)濕度RH=100％條件下的吸濕行為，計(jì)算結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，為后續(xù)的濕熱殘余應(yīng)力的模擬計(jì)算打下了初步基礎(chǔ)。 本文還采用有限元方法研究了不同纖維

3、分布模型對(duì)有限元計(jì)算結(jié)果的影響以及溫度、介質(zhì)等因素對(duì)CFL/EP復(fù)合材料吸濕行為的影響。結(jié)果表明：纖維按隨機(jī)方式排布于環(huán)氧樹脂基體上的有限元模型能夠更好地模擬實(shí)際情況；溫度對(duì)CFL/EP復(fù)合材料的吸濕行為的影響很大，T=80℃時(shí)的吸濕率以及平衡吸濕量比T=37°C時(shí)的大；吸濕介質(zhì)不同時(shí)，復(fù)合材料的吸濕規(guī)律不同，在10％HCl酸性溶液中的吸濕動(dòng)力學(xué)曲線不符合菲克定律。 有限元模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，驗(yàn)證了ABAQUS軟件的質(zhì)量