考虑界面效应的复合泡沫塑料弹性性能数值仿真预测与试验研究

来源 :复合材料学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:majunchigg
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通过对不同空心陶瓷微珠含量的环氧基复合泡沫塑料进行准静态拉伸实验,研究了填充微珠的体积分数对复合泡沫塑料弹性模量和泊松比的影响。基于其细观结构特征,利用三维立方单胞有限元模型模拟了细观应力/应变场;将内聚力单元引入细观有限元模型,以此来模拟空心微珠与基体材料之间界面相的力学行为。将有限元预测结果以及两种传统的细观解析法与实验数据对比,发现基于界面理想粘接假设的有限元模型和传统细观解析法均过高估计了复合泡沫塑料的弹性模量和泊松比;复合泡沫塑料的弹性性能强烈地依赖于界面相的力学性质,只有考虑界面效应的细观有限元模型才能给出较为精确的预测,从而验证了文中细观建模方法的合理性。 Through the quasi-static tensile test of epoxy-based composite foam with different hollow ceramic beads content, the effect of the volume fraction of filled beads on the elastic modulus and Poisson’s ratio of the composite foam was studied. Based on the characteristics of meso-structure, the mesoscopic stress / strain field was simulated by the finite element model of three-dimensional cubic unit cell. The cohesion element was introduced into the mesoscopic finite element model to simulate the mechanics of the interfacial phase between the hollow microbead and the matrix material behavior. By comparing the finite element prediction results with the two conventional mesoscopic analysis methods with the experimental data, it is found that both the finite element model and the conventional mesoscopic analysis method based on the ideal bonding interface of the interface overestimate the elastic modulus of the composite foam and Poisson The elastic properties of the composite foam are strongly dependent on the mechanical properties of the interface phase. Only the mesoscopic finite element model considering the interface effect can give a more accurate prediction, which verifies the rationality of the mesoscopic modeling method.
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