流動誘導纖維取向的有限元分析.pdf

1、短纖維復合材料是一種重要的工程材料，其加工過程簡單，加工費用低廉，在工業(yè)范圍得到廣泛應用。在注塑成型過程中，一方面，纖維取向對成型制品的力學性能有很大的影響，使制品的性質呈現各向異性，或在固化制品中產生殘余應力而產生翹曲變形；另一方面，它又是制件微觀結構的重要特征。因此，對纖維取向分布的預測就變得尤為重要。 流動誘導的纖維取向的描述主要有兩種方法，一是基于取向概率分布函數，它給出了纖維沿所有方向取向概率，但需要巨大的計算量；另一

2、種是基于取向分布函數的矩(即取向張量)來描述取向行為，通過求解取向張量的演化方程得到制件的取向分布，這一方法伴隨產生了一個閉合近似問題，即用二階取向張量近似四階取向張量。 本論文主要采用取向張量的方法研究的流動誘導的纖維取向，通過對纖維取向行為的理論研究，采用取向概率分布函數與取向矢量的內積構造取向張量，并討論了取向分布函數和取向張量之間的關系。在此基礎上，重點研究了二階取向張量和四階取向張量的性質，分析了不同取向狀態(tài)下，取向張

3、量的特征值，不變量的性質和特點 理論分析了取向張量的閉合近似理論，結合纖維運動方程，并考慮纖維之間的相互作用，得到了流動誘導纖維取向張量的演化控制方程，并利用伽遼金法建立了流動誘導纖維取向的有限元求解方程，編制了VC++分析程序。利用所編制的分析程序，利用不同的閉合近似模型(Hand模型和Hinch-Leal模型)分別對平澆口的平板和中心澆口的圓盤兩種充填過程中的纖維取向進行了數值分析，揭示了在注塑成型中充填流動所導致的纖維取向