聚合物粘結(jié)顆粒復(fù)合材料PI-SiO2宏細(xì)觀力學(xué)行為的離散元分析.pdf

1、聚合物粘結(jié)顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料作為一類(lèi)重要結(jié)構(gòu)和功能復(fù)合材料，在機(jī)械、建筑、航天航空、國(guó)防和電子電器等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。這類(lèi)材料具有較強(qiáng)的粘彈性和大變形能力，采用傳統(tǒng)的有限元方法預(yù)測(cè)這類(lèi)材料的大變形破壞及界面失效行為時(shí)存在諸多困難，如界面脫粘的模擬、孔洞的擴(kuò)展等。本文利用基于離散單元法的二維顆粒流程序PFC2D對(duì)一種典型的聚合物顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料PI/SiO2進(jìn)行了蠕變變形模擬，應(yīng)力應(yīng)變分析，界面脫粘過(guò)程模擬等工作。
　　首先，采用二

2、維離散單元軟件PFC2D對(duì)聚合物基顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料PI/SiO2的變形進(jìn)行數(shù)值模擬。聚合物基體區(qū)域采用規(guī)則六方排列的單元進(jìn)行離散，離散單元間采用Burger's連接元模型表征基體材料的粘彈性特征，通過(guò)理論分析建立基體材料連接元參數(shù)與宏觀材料參數(shù)之間的關(guān)系，確定出基體材料的Burger's連接元模型參數(shù)，然后在基體模型中引入隨機(jī)分布的剛性填充顆粒，建立聚合物基顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料離散元模型。其次，編寫(xiě)基于FISH語(yǔ)言的離散單元數(shù)值程序，在PF

3、C2D中生成不同顆粒填充率的DEM模型，對(duì)其在拉伸載荷坐下的應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行分析，得到其蠕變曲線，應(yīng)力時(shí)程曲線，應(yīng)變率時(shí)程曲線，應(yīng)力應(yīng)變曲線，應(yīng)力應(yīng)變?cè)茍D等，并分析不同顆粒填充率對(duì)模擬結(jié)果的影響。最后，編寫(xiě)裂紋動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)FISH代碼，建立一種典型的DEM模型，給定顆粒單元間以一定的連接強(qiáng)度，模擬觀察模型在不同載荷作用下，在產(chǎn)生大變形時(shí)，基體破壞、界面裂紋產(chǎn)生及擴(kuò)展、界面失效破壞的動(dòng)態(tài)過(guò)程，畫(huà)出裂紋數(shù)量隨時(shí)間的變化曲線，分析材料在發(fā)生大變形時(shí)破