基于有限元模型的三维随机纤维材料微结构设计

作     者：李大涛 郁汶山 蒋劲松 LI Datao;YU Wenshan;JIANG Jinsong

作者机构：长安大学道路施工技术与装备教育部重点实验室西安710064 西安交通大学机械结构强度与振动国家重点实验室西安710049 成都飞机设计研究所强度设计部成都610041 

出 版 物：《宇航材料工艺》 (Aerospace Materials & Technology)

年 卷 期：2021年第51卷第3期

页      面：25-31页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(11902046) 中国博士后基金面上项目(2020M673580XB) 

主　　题：热防护系统 三维随机纤维材料 微结构设计 有限元模型 几何参数 

摘      要：为研究三维随机纤维材料服役环境下的力学性能,提高热防护系统安全服役性能和结构寿命。利用有限元建模软件,建立三维随机纤维材料微结构模型,研究其面内和厚度两个方向的三维随机纤维材料宏观力学性能与几何参数(纤维方向、纤维长度和纤维直径)的关系,获得了三维随机纤维材料厚度和面内宏观力学性能演化规律。结果表明:三维随机纤维材料内部偏移纤维比重越大,厚度方向压缩强度就越高,面内方向压缩强度就越低;压缩强度随纤维长度增加呈上升趋势,在0.9 mm左右时达到临界值;压缩强度随纤维直径增加呈下降趋势。该研究结果可为三维随机纤维材料制备提供理论基础。