ABAQUS分析碳/环氧树脂复合材料吸湿行为

"碳/环氧树脂复合材料吸湿行为的有限元分析" 在研究碳/环氧树脂复合材料(CFL/EP)的吸湿行为时，科学家们利用ABAQUS这一强大的有限元分析软件来模拟和理解材料在不同环境条件下的水分吸收情况。这种复合材料由于其优异的性能，在航空航天和其他关键领域中广泛应用。然而，当暴露于湿热环境下，材料会吸收水分，导致内部应力的产生，进而影响其强度和耐用性。 李刚、黄远等研究人员在天津大学材料科学与工程学院的工作中，针对环境温度为37℃且相对湿度达到100%的条件，对CFL/EP复合材料进行了详细的吸湿分析。他们采用了两种不同的模型：标准六边形纤维模型和纤维随机分布模型。标准六边形模型通常用于简化计算，但可能无法完全反映真实情况；而纤维随机分布模型则更接近实际材料的结构，能更准确地预测水分分布。 通过ABAQUS的质扩散模块，研究团队模拟了材料的吸湿过程，结果显示，纤维随机分布模型的有限元分析结果相比标准六边形模型更接近实验数据，减少了误差。这表明，采用随机模型可以更精确地预测吸湿后的水分浓度场，为后续的湿热应力分析提供了更为可靠的基础。 实验部分，研究人员采用树脂转移模塑(Resin Transfer Molding, RTM)工艺制备了含有E-51环氧树脂基体和30%体积分数的高强型聚丙烯腈基碳纤维的复合材料试样。试样在37℃的蒸馏水中进行吸湿试验，定期取出并测量重量变化，以监测吸湿过程。 这一研究的重要性在于，它提供了一种非侵入性的方法来预测和理解复合材料在湿热环境下的行为，这对于优化材料性能，延长使用寿命，以及避免因吸湿引起的结构损伤至关重要。未来的研究可能会进一步扩展到更复杂环境下的吸湿和湿热应力分析，以提高航空航天等领域的材料设计和工程应用。