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纤维增强塑料复合材料结构性能如何标定?

2022-3-15 11:33:22      点击:

目前纤维增强塑料复合材料以其高比强度、高比模量、耐腐蚀、抗疲劳以及高度的可设计性等优越性能越来越多的被应用在汽车行业(如纤维增强发动机悬置支架、塑料油底壳和塑料前端模块等结构中)。随着纤维增强塑料复合材料应用的普及,基于复合材料的结构设计和材料研究也越来越多的被关注。对比金属材料,纤维增强塑料复合材料无论是在材料的研发、工艺的研发还是在结构的设计方面都更为复杂,因此对材料开发人员和结构设计人员都提出了更高的挑战。

因此将计算机辅助技术用于纤维增强塑料复合材料的研发和结构的设计优化成为主流趋势和必然方向。对注塑成型工艺获得的产品的分析包含制程的模流分析与产品的结构分析,以往分析方式是将设计好的产品直接进行结构分析,这样的做法使得各种成型工艺条件下所生产的产品只有一种材料性质,并未考虑注塑成型工艺所引导的材料的各向异性,因而忽略成型过程对产品结构的影响,如浇口位置与射出速度影响纤维分布及配向。若是忽略了注塑成型工艺对微结构的影响,在分析环节上便不能准确预测产品结构的真正的力学性能。因此基于微观尺度的,更普适的复合材料性能预测方法和结构分析方法成为了新的研究热点。DIGIMAT正是基于这些研究的商用分析工具。

DIGIMAT是专注于多尺度复合材料非线性材料本构预测和材料建模的商用分析工具。DIGIMAT能够帮助材料开发人员预测多相材料的等效性能,可以预测的材料范围涉及包含连续纤维、长纤维、短纤维、二维纤维织物、晶须、颗粒、片层等所有增强相和包括树脂基、金属基和陶瓷基在内的所有基体材料。广泛的软件接口可以为几乎所有的主流有限元程序提供材料模型或进行多尺度的耦合分析。多尺度的分析结果使得对材料和结构的失效预测更加准确。

纤维增强塑料结构基于多尺度耦合的各向异性分析建模流程主要如下:

1)  建立纤维增强塑料材料的标准测试流程

2)  基于均匀场方法分析工具DIGIMAT-MF建立纤维增强塑料复合材料的非线性各向异性材料本构模型

3)  DIGIMAT-MF非线性各向异性材料本构模型的样条有限元模型分析验证

4)  建立纤维增强塑料复合材料有效地失效预测模型

5)  纤维增强塑料复合材料产品结构承载作用的力-位移特性预测分析与标定

6)  纤维增强塑料复合材料产品结构最大承载力的预测分析与标定

涉及主要工具 ABAQUS,Digimat ,Moldflow多软件联合仿真。点击了解更多DIGIMAT相关信息