短切玻璃纤维复合材料有限元模拟及其随机分布快速生成算法

Finite Element Simulation of Short-chopped Glass Fiber Composites and a Fast Generation Algorithm for Their Random Distribution

摘要

复合材料的剪切、横向力学性能以及耐久性在很大程度上取决于纤维与基体的界面强度。复合材料界面强度通常依赖纤维和树脂基体的大小、形状、性质和空间分布。文章提出一种适用于复合材料的数值模拟计算方法，选择短切玻璃纤维复合材料为研究对象进行有限元模拟计算，对纤维的随机分布提供一种快速生成算法，分析短切玻璃纤维长度对片状模塑料力学性能的影响。结果表明，短切玻璃纤维片状模塑料弹性模量随纤维长度的增大出现先增大后变缓的趋势，通过比较随机结构和规则结构说明计算方法合理性，纤维分布的随机性对复合材料宏观弹性常数的影响较小。

关键词

短切纤维增强 / 随机分布模型 / 数值模拟 / 纤维长度 / 弹性常数

Key words

Short-chopped fiber reinforcement / Random distribution model / Numerical simulation / Fiber length / Elastic constant