针刺工艺对CFRP面内刚度的影响

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20210628.017

复合材料科学与工程 ›› 2021, Vol. 0 ›› Issue (6): 106-112.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20210628.017

针刺工艺对CFRP面内刚度的影响

杨成, 朱立平^*, 刘延友, 程海霞, 郭居上

南京玻璃纤维研究设计院有限公司,南京 210012

收稿日期:2020-09-30 出版日期:2021-06-28 发布日期:2021-08-03
通讯作者: 朱立平(1984-),男,博士,高级工程师,主要从事高性能纤维及复合材料工艺过程及性能仿真方面的研究,zhuliping@fiberglasschina.com。
作者简介:杨成(1990-),女,硕士,工程师,主要从事纤维增强复合材料力学性能仿真方面的研究。

EFFECT OF NEEDLE-PUNCHING ON THE IN-PLANE TENSILE MODULUS OF CFRP

YANG Cheng, ZHU Li-ping^*, LIU Yan-you, CHENG Hai-xia, GUO Ju-shang

Nanjing Fiberglass Research & Design Institute Co., Ltd., Nanjing 210012, China

Received:2020-09-30 Online:2021-06-28 Published:2021-08-03

摘要/Abstract

摘要： 针刺工艺将平面内短纤维转移到面外,引入缺陷导致复合材料面内性能降低。本文通过分析叠层针刺工艺过程对预制体的作用,建立了可直接由针刺工艺参数确定的复合材料单胞模型,用于计算针刺复合材料面内刚度,模型预测结果与实验结果吻合较好。研究了针刺密度、针刺深度及针刺针迹分布对材料面内刚度的影响,结果表明:在相同针刺针迹分布下,增大针刺密度、针刺深度会导致复合材料面内刚度降低,且针刺深度的影响大于针刺密度;针刺针迹的随机分布会造成材料性能的离散,且由微观结构变异导致的材料性能离散随针刺深度、针刺密度的增加而增大。

关键词: 针刺复合材料, 单胞模型, 有限元方法, 工艺参数, 面内力学性能

Abstract: By transferring the in-plane fibers to the out-plane, needle-punching improves delamination resistance capacity of composites and degrades in-plane properties. In this paper, we analyzed the needling process and constructed a type of RVE model to estimate the in-plane modulus of the CFRP. The simulation results of RVE models and the experiment were in well agreement. Effects of needling density, depth and distribution on the in-plane tensile modulus of CFRP were studied. The results show that under the same needled distribution, increasing needling density and depth would lead to the decrease of in-plane tensile modulus of composite materials, and the effect of needling depth is greater than needling density. A random distribution of needling will cause the dispersion of material properties, and the degree of dispersion will rise with the increase of depth and density of needling.

Key words: needled composites; RVE model; finite element method; technical parameters; in-plane tensile modulus

中图分类号:

TB332

杨成, 朱立平, 刘延友, 程海霞, 郭居上. 针刺工艺对CFRP面内刚度的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(6): 106-112.

YANG Cheng, ZHU Li-ping, LIU Yan-you, CHENG Hai-xia, GUO Ju-shang. EFFECT OF NEEDLE-PUNCHING ON THE IN-PLANE TENSILE MODULUS OF CFRP[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2021, 0(6): 106-112.

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