超高分子量聚乙烯纤维/环氧复合材料的吸湿行为及吸湿应力分析

作者：曾庆敦; 何文佳

来源：复合材料学报, 2013, 30(5): 151-158.

DOI：10.3969/j.issn.1000-3851.2013.05.024

• 超高分子量聚乙烯纤维
• 复合材料
• 吸湿行为
• 吸湿应力
• ABAQUS
• 有限元法

为了揭示超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维增强环氧树脂基复合材料的吸湿机制,利用ABAQUS有限元软件,建立二维模型,对此类复合材料的吸湿行为及吸湿应力进行研究.模拟计算了两种不同纤维分布模型内部的水分浓度场分布;根据获得的水分浓度场,对两种模型随温度及时间变化的吸湿应力场进行了分析.结果表明:水分在两种模型中的扩散都符合Fick扩散定律,纤维按正六边形分布模型比纤维随机分布模型更早达到吸湿平衡,但后者更符合实际情况,也与实验结果比较吻合;长时间的吸湿会导致材料内部吸湿应力达到很高的水平(＞60 MPa),温度越高,越早达到吸湿平衡,应力越大,最大的吸湿应力出现在纤维聚集最密集的基体区域,纤维随机分布模型的吸湿应力水平高于纤维按正六边形分布模型.

• 单位
  华南理工大学