本文選題：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料　切入點(diǎn)：有限元分析　出處：《吉林大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是將纖維作為增強(qiáng)相,樹脂作為基體復(fù)合而成的一種材料。與傳統(tǒng)的金屬材料相比,具有比強(qiáng)度大、抗疲勞性能好、耐腐蝕性能好等優(yōu)點(diǎn),尤其是具有很強(qiáng)的可設(shè)計(jì)性。本文運(yùn)用Hyper Mesh分別建立了單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、2D編織纖維增強(qiáng)復(fù)合材料和3D編織纖維增強(qiáng)復(fù)合材料模型,并通過改變纖維體積分?jǐn)?shù)、纖維種類以及進(jìn)行混雜、混層和混編設(shè)計(jì),探尋了纖維體積分?jǐn)?shù)、纖維種類、混雜纖維、混編纖維、以及混層纖維對(duì)復(fù)合材料性能的影響規(guī)律,并實(shí)驗(yàn)制備了2D編織纖維增強(qiáng)復(fù)合材料板,主要研究結(jié)果如下所示:(1)纖維體積分?jǐn)?shù)的影響:隨著纖維體積分?jǐn)?shù)的增加,單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)力分布未發(fā)生明顯變化,其最大應(yīng)力分布在纖維與樹脂交界處的纖維中,最小應(yīng)力分布在樹脂基體中;各個(gè)方向上的彈性模量和各個(gè)平面內(nèi)的剪切模量,隨著纖維體積分?jǐn)?shù)的增加而增加,并且有限元分析結(jié)果與理論解析結(jié)果相符。(2)纖維種類的影響:開展了關(guān)于碳纖維、玄武巖纖維、S2玻璃纖維、E玻纖等不同種類纖維樹脂復(fù)合材料的性能研究,碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的最大應(yīng)力值為最大,反映出其具有更好的力學(xué)性能。計(jì)算結(jié)果表明對(duì)于單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,纖維種類不同,沿纖維縱向上的彈性模量大小比較為:碳纖維玄武巖纖維S2玻璃纖維E玻纖,而三個(gè)平面的內(nèi)的剪切模量大小比較為:玄武巖纖維S2玻璃纖維E玻纖碳纖維。對(duì)于2D和3D編織纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,沿纖維束縱向上的彈性模量:碳纖維玄武巖纖維S2玻璃纖維,有限元分析結(jié)果與理論解析結(jié)果相符。(3)混雜/混編/混層纖維的影響:基于碳纖維的混雜/混編/混層纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的最大應(yīng)力值為最大,反映出其較基于其他種類的混雜/混編/混層纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有更好的力學(xué)性能。對(duì)于單向纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,沿纖維縱向上的彈性模量大小比較為:碳纖維玄武巖纖維+碳纖維S2玻纖+碳纖維E玻纖+碳纖維玄武巖纖維玄武巖纖維+S2玻纖S2玻纖玄武巖纖維+E玻纖E玻纖+S2玻纖E玻纖,單向碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的彈性模量為188.110GPa,分別比玄武巖、S2玻纖、E玻纖與碳纖維復(fù)合而成的混雜復(fù)合材料大28%、29%和36%,yz平面內(nèi)的剪切模量Gy z的大小比較為:玄武巖纖維S2玻纖+玄武巖纖維S2玻纖玄武巖纖維+E玻纖E玻纖+S2玻纖碳纖維+玄武巖纖維S2玻纖+碳纖維E玻纖E玻纖+碳纖維碳纖維。對(duì)于2D編織纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,沿纖維束縱向上的彈性模量大小為:碳纖維碳纖維+玄武巖纖維碳纖維+S2玻纖玄武巖纖維S2玻纖玄武巖+S2玻纖,碳纖維材料加入使玄武巖纖維和S2玻纖所形成的2D編織復(fù)合材料的沿x方向的彈性性能分別增加了33.7%和36.5%,減重達(dá)到50%以上。實(shí)驗(yàn)測(cè)試得到的結(jié)果與有限元分析結(jié)果一致。對(duì)于3D編織纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,當(dāng)沿纖維束縱向上纖維種類為S2玻璃纖維時(shí),彈性模量的大小比較為:S2玻纖+碳纖維S2玻纖+玄武巖纖維S2玻璃纖維;當(dāng)沿纖維束縱向上纖維種類為玄武巖纖維時(shí),彈性模量的大小比較為:玄武巖纖維+碳纖維玄武巖纖維玄武巖纖維+S2玻璃纖維;當(dāng)沿纖維束縱向上纖維種類為碳纖維時(shí),彈性模量的大小比較為:碳纖維碳纖維+玄武巖纖維碳纖維+S2玻璃纖維,碳纖維的加入可使玄武巖纖維和S2玻璃纖維復(fù)合材料的彈性模量分別提高2.13倍和2.23倍。通過以上研究結(jié)果對(duì)復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和應(yīng)用具有指導(dǎo)和借鑒意義,根據(jù)實(shí)際需求可設(shè)計(jì)適合的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,滿足力學(xué)性能要求的前提下,降低成本。
[Abstract]:Fiber reinforced composite material is fiber as the reinforcement material, a resin as matrix composites. Compared with the traditional metal materials, with high strength, fatigue resistance, good corrosion resistance, especially can be designed very strong. This paper uses Hyper Mesh were set up one way fiber reinforced composite materials, 2D braided fiber reinforced composites and 3D braided fiber reinforced composite material model, and by changing the fiber volume fraction, fiber type and hybrid, mixed layer and mixed design, explore the fiber volume fraction, fiber type, hybrid fiber, hybrid fiber, and the effects of the mixed layer of fibers on the properties of composites the experiment and preparation of 2D braided fiber reinforced composites, the main results are as follows: (1) the effects of fiber volume fraction, with the increase of fiber volume fraction, fiber growth 寮哄鍚堟潗鏂欏簲鍔涘垎甯冩湭鍙戠敓鏄庢樉鍙樺寲,鍏舵渶澶у簲鍔涘垎甯冨湪綰ょ淮涓庢爲(wèi)鑴備氦鐣屽鐨勭氦緇翠腑,鏈，

本文編號(hào)：1629011