本文選題：短植物纖維 + 拉伸性能�。� 參考：《材料研究學(xué)報(bào)》2016年09期

【摘要】：研究了界面性能對隨機(jī)短云杉纖維增強(qiáng)聚丙烯(PP)復(fù)合材料宏觀拉伸性能的影響。采用雙線性內(nèi)聚力模型(CZM)描述隨機(jī)短云杉纖維和PP基體間非理想界面的力學(xué)行為,建立了含非理想界面的隨機(jī)短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料代表性單元(RVE)的二維有限元模型,考慮了纖維含量、長細(xì)比、隨機(jī)分布和隨機(jī)各向異性彈性以及PP基體彈塑性的影響;模擬了不同纖維含量復(fù)合材料的實(shí)驗(yàn)拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線。結(jié)果表明,短云杉纖維/PP基體間非理想界面剛度與復(fù)合材料有效彈性模量之間有單調(diào)遞增的曲線關(guān)系,即E-K曲線;同一復(fù)合材料不同纖維含量的E-K曲線簇有一個(gè)臨界交點(diǎn)。在交點(diǎn)右側(cè)強(qiáng)界面剛度區(qū)復(fù)合材料有效模量隨著纖維含量的增加而提高,在交點(diǎn)左側(cè)弱界面剛度區(qū)有效模量隨著纖維含量的增加而減少。三種不同體積含量10%、20%和49%的云杉/PP復(fù)合材料的非理想界面剛度可用E-K曲線和實(shí)驗(yàn)測得的宏觀有效彈性模量確定,云杉/PP界面初始破壞位移和界面完全破壞位移也可根據(jù)模擬拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線確定。數(shù)值分析結(jié)果能用非理想界面剛度來解釋和理解隨機(jī)短植物纖維體積含量對復(fù)合材料宏觀有效模量的影響。
[Abstract]:The effect of interfacial properties on the macroscopic tensile properties of random spruce fiber reinforced polypropylene (PP) composites was studied. A bilinear cohesive force model (CZM) was used to describe the mechanical behavior of the nonideal interface between the random spruce fiber and the PP matrix. A two-dimensional finite element model was established for the representative element of the random short fiber reinforced composites (RVEs) with non-ideal interfaces. The effects of fiber content, slenderness ratio, random distribution, random anisotropic elasticity and elastoplasticity of PP matrix were considered, and the tensile stress-strain curves of composites with different fiber contents were simulated. The results show that the non-ideal interfacial stiffness between spruce fiber / PP matrix and the effective elastic modulus of the composites increase monotonously, i.e. E-K curve, and the E-K curve cluster with different fiber content has a critical intersection point. The effective modulus of composites increases with the increase of fiber content at the right side of the intersection point, and decreases with the increase of fiber content in the weak interface zone on the left side of the intersection point. The nonideal interfacial stiffness of three kinds of spruce / PP composites with 10% and 49% different volume contents can be determined by E-K curve and macroscopic effective elastic modulus measured experimentally. The initial failure displacement and the complete failure displacement of spruce / PP interface can also be determined according to the simulated tensile stress-strain curve. The results of numerical analysis can be used to explain and understand the effect of the volume content of random short plant fiber on the macroscopic effective modulus of composites by using the non-ideal interface stiffness.
【作者單位】： 天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金10972155,11572218和81670884資助項(xiàng)目~~
【分類號】：TB332

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本文編號：1842027