平紋編織C/SiC復(fù)合材料精細(xì)RVE的建立
發(fā)布時(shí)間：2021-08-27 02:03
通過對(duì)平紋編織C/SiC復(fù)合材料經(jīng)向和緯向截面的掃描電子顯微鏡（Scanning Electron Microscope,SEM）照片的精確測(cè)量,獲取了纖維束的幾何參數(shù)和波動(dòng)曲線,以四參數(shù)正弦函數(shù)為擬合函數(shù),得到了纖維束縱、橫截面的參數(shù)化曲線方程。并通過建立的代表特征體元（representative volume element,RVE）得到纖維體積含量的計(jì)算值與試驗(yàn)測(cè)定值相比較,來檢驗(yàn)?zāi)Ｐ偷木_性。以MSC.PATRAN為平臺(tái),采用六面體單元進(jìn)行分網(wǎng),得到了RVE的三維有限元模型。通過在RVE模型中預(yù)制孔洞的方法,計(jì)算了平紋編織C/SiC復(fù)合材料的有效彈性模量,其中軸向拉伸模量與軸向剪切模量的計(jì)算值與試驗(yàn)值吻合較好,其它3個(gè)有效彈性模量還有待試驗(yàn)值的檢驗(yàn)。
【文章來源】：中國陶瓷. 2017,53(09)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
RVE平紋編織結(jié)構(gòu)示意圖
向截面的纖維束幾何參數(shù)是對(duì)等的。需要說明的是，由于無法判斷切割時(shí)恰好就出現(xiàn)在纖維束的正中間，所以h是由hww與hff的均值來得到。如圖3，RVE的4個(gè)參數(shù)測(cè)量值見表1所示。在Mital[12]采用類似隊(duì)列模型的解析模型對(duì)平紋編織C/SiC復(fù)合材料的有效性能的預(yù)測(cè)中，其建立的RVE并未考慮纖維束間隙ag的存在，從表1的測(cè)量值來看，ag是不可以忽略的。1.2纖維束波動(dòng)曲線的測(cè)量如圖4，5所示，利用Photoshop的標(biāo)尺和網(wǎng)格功能，圖2RVE平紋編織結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2SchematicdiagramofRVEplainweavestructure圖3RVE建模曲線方程示意圖Fig.3SchematicdiagramofRVEmodelingcurveequation表1RVE的4個(gè)幾何參數(shù)Tab.1FourgeometricparametersofRVE采用在纖維束邊界上“撒點(diǎn)”的方法，通過記錄RVE經(jīng)向截面和緯向截面四條纖維束邊界上一系列點(diǎn)的（X,Y）坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)C纖維束波動(dòng)曲線的精確測(cè)量。對(duì)于不同組分材料的平紋編織復(fù)合材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)特性的研究，Ito[5]，Ganseh[13]，Zeman[14]，Barbero[15]等都得到了較為一致的結(jié)果，纖維束縱截面曲線Fill_Top_1，F(xiàn)ill_Bot_1，Warp_Top_2，Warp_Bot_2可以用正弦函數(shù)來表征。但對(duì)于纖維束橫截面曲線Warp_Top_1，Warp_Bot_1，F(xiàn)ill_Top_2以及Fill_Bot_2，有兩種結(jié)論：一是可以繼續(xù)用正弦函數(shù)表征；二是由于平紋編織層合板成型時(shí)需要承受較大的壓載，纖維束橫截面形狀可能會(huì)受壓變扁平[5]，在這種情況下，橫截面形狀被假定成橢圓形。通過對(duì)文中的平紋編織C/SiC復(fù)合材料纖維束橫截面SEM圖的觀察（如圖6），可以清楚地看到纖維束橫截面是呈雙凸面鏡形狀（lenticulated[16]）的。圖4RVE經(jīng)向截面曲線測(cè)量圖Fig.4CurvemeasurementdiagramofRVEwarpdirectionsection
了較為一致的結(jié)果，纖維束縱截面曲線Fill_Top_1，F(xiàn)ill_Bot_1，Warp_Top_2，Warp_Bot_2可以用正弦函數(shù)來表征。但對(duì)于纖維束橫截面曲線Warp_Top_1，Warp_Bot_1，F(xiàn)ill_Top_2以及Fill_Bot_2，有兩種結(jié)論：一是可以繼續(xù)用正弦函數(shù)表征；二是由于平紋編織層合板成型時(shí)需要承受較大的壓載，纖維束橫截面形狀可能會(huì)受壓變扁平[5]，在這種情況下，橫截面形狀被假定成橢圓形。通過對(duì)文中的平紋編織C/SiC復(fù)合材料纖維束橫截面SEM圖的觀察（如圖6），可以清楚地看到纖維束橫截面是呈雙凸面鏡形狀（lenticulated[16]）的。圖4RVE經(jīng)向截面曲線測(cè)量圖Fig.4CurvemeasurementdiagramofRVEwarpdirectionsection圖5RVE緯向截面曲線測(cè)量圖Fig.5CurvemeasurementdiagramofRVEacrossdirectionsection圖6纖維束橫截面圖Fig.6Diagramoffiberbundletransversesection2RVE建模曲線方程的獲得2.1纖維束截面曲線方程的獲得這里采用在精密測(cè)量中廣泛使用的四參數(shù)正弦擬合
本文編號(hào)：3365423
【文章來源】：中國陶瓷. 2017,53(09)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：8 頁
【部分圖文】：
RVE平紋編織結(jié)構(gòu)示意圖
向截面的纖維束幾何參數(shù)是對(duì)等的。需要說明的是，由于無法判斷切割時(shí)恰好就出現(xiàn)在纖維束的正中間，所以h是由hww與hff的均值來得到。如圖3，RVE的4個(gè)參數(shù)測(cè)量值見表1所示。在Mital[12]采用類似隊(duì)列模型的解析模型對(duì)平紋編織C/SiC復(fù)合材料的有效性能的預(yù)測(cè)中，其建立的RVE并未考慮纖維束間隙ag的存在，從表1的測(cè)量值來看，ag是不可以忽略的。1.2纖維束波動(dòng)曲線的測(cè)量如圖4，5所示，利用Photoshop的標(biāo)尺和網(wǎng)格功能，圖2RVE平紋編織結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2SchematicdiagramofRVEplainweavestructure圖3RVE建模曲線方程示意圖Fig.3SchematicdiagramofRVEmodelingcurveequation表1RVE的4個(gè)幾何參數(shù)Tab.1FourgeometricparametersofRVE采用在纖維束邊界上“撒點(diǎn)”的方法，通過記錄RVE經(jīng)向截面和緯向截面四條纖維束邊界上一系列點(diǎn)的（X,Y）坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)C纖維束波動(dòng)曲線的精確測(cè)量。對(duì)于不同組分材料的平紋編織復(fù)合材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)特性的研究，Ito[5]，Ganseh[13]，Zeman[14]，Barbero[15]等都得到了較為一致的結(jié)果，纖維束縱截面曲線Fill_Top_1，F(xiàn)ill_Bot_1，Warp_Top_2，Warp_Bot_2可以用正弦函數(shù)來表征。但對(duì)于纖維束橫截面曲線Warp_Top_1，Warp_Bot_1，F(xiàn)ill_Top_2以及Fill_Bot_2，有兩種結(jié)論：一是可以繼續(xù)用正弦函數(shù)表征；二是由于平紋編織層合板成型時(shí)需要承受較大的壓載，纖維束橫截面形狀可能會(huì)受壓變扁平[5]，在這種情況下，橫截面形狀被假定成橢圓形。通過對(duì)文中的平紋編織C/SiC復(fù)合材料纖維束橫截面SEM圖的觀察（如圖6），可以清楚地看到纖維束橫截面是呈雙凸面鏡形狀（lenticulated[16]）的。圖4RVE經(jīng)向截面曲線測(cè)量圖Fig.4CurvemeasurementdiagramofRVEwarpdirectionsection
了較為一致的結(jié)果，纖維束縱截面曲線Fill_Top_1，F(xiàn)ill_Bot_1，Warp_Top_2，Warp_Bot_2可以用正弦函數(shù)來表征。但對(duì)于纖維束橫截面曲線Warp_Top_1，Warp_Bot_1，F(xiàn)ill_Top_2以及Fill_Bot_2，有兩種結(jié)論：一是可以繼續(xù)用正弦函數(shù)表征；二是由于平紋編織層合板成型時(shí)需要承受較大的壓載，纖維束橫截面形狀可能會(huì)受壓變扁平[5]，在這種情況下，橫截面形狀被假定成橢圓形。通過對(duì)文中的平紋編織C/SiC復(fù)合材料纖維束橫截面SEM圖的觀察（如圖6），可以清楚地看到纖維束橫截面是呈雙凸面鏡形狀（lenticulated[16]）的。圖4RVE經(jīng)向截面曲線測(cè)量圖Fig.4CurvemeasurementdiagramofRVEwarpdirectionsection圖5RVE緯向截面曲線測(cè)量圖Fig.5CurvemeasurementdiagramofRVEacrossdirectionsection圖6纖維束橫截面圖Fig.6Diagramoffiberbundletransversesection2RVE建模曲線方程的獲得2.1纖維束截面曲線方程的獲得這里采用在精密測(cè)量中廣泛使用的四參數(shù)正弦擬合
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