基于多尺度联合仿真的短切CFRP注塑制件的力学性能分析

摘要

短切碳纤维增强复合材料（CFRP）在注塑成型过程中容易因流动和剪切作用使得纤维分布不均，导致制件不同部位的性能差异，传统的结构分析方法往往不能考虑制造工艺对结构力学性能的影响。针对这一问题，基于Moldflow、Digimat以及ABAQUS建立短切CFRP注塑拉伸制件的多尺度联合仿真模型，分析结构的受力分布情况，同时探讨不同纤维取向张量、纤维质量分数、纤维长径比对CFRP注塑制件的力学性能影响。分析结果显示，材料的抗拉强度随着纤维取向张量、纤维质量分数以及纤维长径增大而呈增大趋势；弹性模量随着纤维质量分数、纤维长径比的增大呈明显增大趋势；拉伸断裂失效应变值随着纤维质量分数的增大明显变小，随着纤维长径比的增大明显变大。

关键词

多尺度 / 联合仿真 / 短碳纤维 / 力学性能 / 有限元

基金资助

国家重点研发计划子课题（2022YFD1600502）; 国防科技重点实验室开放基金课题（JCKYS2023603C022）; 黑龙江省属本科高校“优秀青年教师基础研究支持计划”（YQJH2023144）; 龙江工程雏雁创新团队支持计划（CY202302）; 黑龙江工程学院国家基金培育专题项目（2024GJ07）;黑龙江工程学院青年科学基金项目（2023QJ03）