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碳環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料吸濕行為的有限元分析

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-06-30  來(lái)源:復(fù)材應(yīng)用技術(shù)網(wǎng)  瀏覽次數(shù):69

       復(fù)合材料因具有優(yōu)良的綜合性能,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)等各個(gè)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。特別是碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料( CFL/EP)已經(jīng)成為航空航天飛行器結(jié)構(gòu)件中的重要材料。但由于其在服役過(guò)程中常常受到各種環(huán)境因素的影響,尤其是濕熱環(huán)境的影響,使材料吸濕,內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力,使其強(qiáng)度和使用壽命大大降低,造成很大損失。因此,研究復(fù)合材料在濕熱環(huán)境中由吸濕所導(dǎo)致的濕熱殘余應(yīng)力及其演化規(guī)律對(duì)提高材料性能和延長(zhǎng)材料壽命有著重要意義。為了克服試驗(yàn)手段帶來(lái)的不便,本文采用ABAQUS有限元分析軟件對(duì)CFL/EP復(fù)合材料的吸濕過(guò)程進(jìn)行模擬計(jì)算,該軟件可模擬靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、熱傳導(dǎo)、質(zhì)量擴(kuò)散等領(lǐng)域的各種問(wèn)題。天津大學(xué)的孫麗等人應(yīng)用ABAQUS軟件,通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)六邊形纖維模型對(duì)CFL/EP復(fù)合材料進(jìn)行了吸濕質(zhì)量擴(kuò)散模擬,在本文的計(jì)算中,將運(yùn)用其質(zhì)量擴(kuò)散模塊,并建立相對(duì)誤差較小的纖維隨機(jī)分布模型,對(duì)碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基( CFL/EP)復(fù)合材料進(jìn)行吸濕后水分濃度場(chǎng)的分析計(jì)算,并對(duì)二者進(jìn)行比較,為后續(xù)的濕熱應(yīng)力分析打下基礎(chǔ)。

       本文應(yīng)用ABAQUS有限元分析軟件的質(zhì)量擴(kuò)散模塊,采用纖維隨機(jī)分布模型對(duì)環(huán)境溫度T=37℃,相對(duì)濕度為RH=100%的碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基(CFL/EP)復(fù)合材料進(jìn)行了吸濕后水分濃度場(chǎng)的分析計(jì)算,結(jié)果表明:有限元分析方法能夠較好的模擬復(fù)合材料的吸濕行為;采用隨機(jī)模型的有限元分析結(jié)果比標(biāo)準(zhǔn)六邊模型更接近試驗(yàn)值,誤差減小,從而為后續(xù)的濕熱應(yīng)力分析打下基礎(chǔ)。

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