编号：CYYJ043549
篇名：亚麻纤维/环氧树脂复合材料短纤维插层增韧数值模拟研究
作者：于本泽 李岩 涂昊昀 章中森
关键词：亚麻复合材料 短纤维插层 层间增韧 内聚力模型 纤维桥联
机构：同济大学航空航天与力学学院 同济大学先进土木工程材料教育部重点实验室
摘要：亚麻纤维/环氧树脂复合材料因具有密度低、力学性能优异且绿色环保等优点,在航空领域得到广泛应用与关注。然而亲水性亚麻纤维与疏水性环氧树脂基体间界面相容性差,使得复合材料抗分层能力不足,影响了材料承载能力与使用寿命。短纤维插层增韧是复合材料层间增韧的有效方法,而以内聚力模型为基础的数值模拟也是复合材料层间增韧研究的有效工具。采用双线性、指数型和三线性三种内聚力模型分别对短芳纶纤维插层亚麻纤维/环氧树脂复合材料的Ⅰ型层间断裂行为进行数值模拟,结合双悬臂梁试验结果与数字图像相关法观测,总结了内聚力本构关系选取对模拟结果的影响。结果表明,双线性和指数型模拟结果未出现阶梯波动下降,不适合短纤维插层的层间增韧模拟;而三线性内聚力模型因体现了纤维桥联与基体破坏增韧作用,模拟结果表现出与实验相近的纤维桥联失效增韧模式与裂纹扩展行为,可有效模拟短纤维插层增韧效果及行为,为复合材料短纤维插层增韧设计提供合理依据。
