关键词:
石墨烯碳纤维/玄武岩纤维
混杂增强复合材料
浸渗
铺层顺序
三点弯曲
摘要:
石墨烯碳纤维/玄武岩纤维(GO-CF/BF)混杂增强复合材料凭借其低密度及优异的机械性能引起科学界越来越广泛的关注。本文采用仿真分析与试验验证对真空浸渗热压成型工艺(VIHPS)制备的GO-CF/BF混杂增强复合材料的微观组织及弯曲性能进行了探究。首先用扫描电镜对GO-CF/BF混杂增强复合材料微观组织进行表征,并用COMSOL软件对其浸渗效果进行仿真。然后将DIGIMAT软件建立的代表性体积单元模型导入ANSYS软件进行三点弯曲仿真。仿真与试验结果表明,不同铺层顺序对复合材料的浸渗效果与弯曲性能有显著影响。当铺层顺序为BBBCCC时,复合材料内部基体体积分数较大,CF与BF被基体溶液包裹,浸渗效果较好。由于外侧受压的BF具有较好的韧性,可以更好的分散应力,因此该铺层下复合材料的弯曲强度最大,高达442.89 MPa。当铺层顺序为CBBBCC时,复合材料的整体浸渗效果较差,内部出现孔洞缺陷,从而影响纤维与基体之间的界面结合质量,使得复合材料弯曲强度下降至296.17 MPa。最后,将仿真结果与三点弯曲试验结果进行对比,发现两者变化趋势基本一致,且仿真结果与试验结果接近。