纖維增強(qiáng)復(fù)合材料有效性能分散性

       利用改進(jìn)算法的宏一細(xì)觀統(tǒng)一通用單胞本構(gòu)模型，采用Monte-Carlo方法研究了不同纖維形狀、不同纖維排列方式以及纖維體積含量對(duì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料彈性模量、泊松比和熱膨脹系數(shù)的分散性的影響。研究結(jié)果表明：復(fù)合材料有效性能的分散性小于組分的分散性。隨著纖維體積比的增加，縱向有效性能的分散性加大；而橫向有效性能除了橢圓形纖維的短軸方向的熱膨脹系數(shù)之外，其它性能的分散性則都是下降趨勢(shì)。纖維截面形狀和排列方式對(duì)縱向性能的分散性幾乎沒有影響。方形和圓形纖維時(shí)，橫向性能的分散性幾乎相同，而橢圓形纖維時(shí)，則與它們有明顯的差別。不同纖維排列方式下，橫向性能的分散性都是不一樣的。對(duì)于E11和G12。六角形和方形對(duì)角排列時(shí)其分散性較大，而矩形排列引起的分散性最小。隨著纖維體積比的增加，不同排列方式下，橫向熱膨脹系數(shù)的分散性趨近于一致。本文得到的結(jié)論為復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)的概率設(shè)計(jì)提供了重要的參考。

       金屬基和陶瓷基復(fù)合材料具有較高的比強(qiáng)度、比剛度以及良好的抗蠕變、耐高溫等性能，因此在航空航天領(lǐng)域具有十分廣闊的應(yīng)用前景。然而，復(fù)合材料的性能往往表現(xiàn)出較大的分散性，其分散性通常與細(xì)觀結(jié)構(gòu)，如纖維和基體的分散性、界面相特性、基體缺陷、纖維的體積分?jǐn)?shù)有關(guān)。

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