基于细观力学方法的混杂纤维复合材料抗拉强度预测模型

秦飞飞; 盛冬发

doi:10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2024.07.003

塑料科技 ›› 2024, Vol. 52 ›› Issue (07) : 12 -17. DOI: 10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2024.07.003

理论与研究

基于细观力学方法的混杂纤维复合材料抗拉强度预测模型

秦飞飞 ,
盛冬发 ^*

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Predictive Model of Tensile Strength for Hybrid Fiber Composites Based on Micromechanics Method

Fei-fei QIN ,
Dong-fa SHENG ^*

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摘要

基于含夹杂的弹性体内部应变场积分方程，推导了三相复合材料中夹杂的变形协调张量。与传统的Mori-Tanaka方法（M-T方法）相比，此变形协调张量从细观力学角度考虑了复合材料夹杂的分布特征和相互作用，得到了预测复合材料有效弹性性能的修正M-T法，再结合两步均匀化模型得到预测混杂纤维复合材料有效性能的方法。采用损伤力学理论，建立了混杂纤维复合材料拉伸强度的预测模型。采用该方法对文献中椰壳纤维/玻璃纤维增强酚醛树脂复合材料有效弹性性能和抗拉强度进行预测，并将预测结果与现有文献的试验值进行对比。结果表明：修正M-T方法较传统M-T具有更好的预测能力，其预测结果和试验值的误差基本保持在10.485%以内。用该方法定量分析了椰壳纤维和玻璃纤维掺量对混杂纤维复合材料有效弹性性能和拉伸强度的影响。混杂纤维复合材料有效弹性性能和抗拉强度随玻璃纤维的增大而增大。