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聚甲醛/碳酸钙复合材料拉伸载荷试验探究讨论
2014-4-24    来源:正航仪器    作者:正航网络  阅读:

 

 

一、界面应力云图

使用求解器进行求解,之后进入后处理器,绘制单元的界面应力云图,界面应力云图形象的说明了界面应力的大小和变化。图5-3展示了POM/CaCO3复合材料单元模型拉伸载荷下X方向的界面应力云图。从图5-3中可以看出,两填充粒子的在X方向的应力呈现明显的对称性。粒子的极点及其周围应力最大,为正值;然后沿着界面朝赤道方向减小,且在两粒子之间的赤道区域到达最极小值,为负值。图5-4表明了POM/CaCO3复合材料单元模型Y方向的界面应力云图。从图5-4中可以看出,界面应力在两碳酸钙粒子之间赤道处为最小值,且为负值;而对应外侧的赤道处则达到最大值,然后沿着极点的方向不断减。这表明,两粒子间存在显著的相互作用,且对相邻区域界面应力及分布的影响明显。

5-5POM/CaCO3复合材料单元模型受拉伸载荷下的界面剪切应力云图。从图5-5中可以看出,在粒子的第一象限和第三象限,粒子表面与其赤道(X轴)之间夹角约±30o范围内出现大的剪切应力,为正值;而粒子第二象限和第四象限最大值的正负刚好相反。这表明,在拉伸载荷作用下,两粒子之间出现界面剪切应力集中现象。

 

聚甲醛材料拉伸载荷试验

 

 

5-6表明了POM/CaCO3复合材料单元模型Von.Mises界面等效应力云图。从图5-6中可知,POM/CaCO3复合材料单元模型受拉伸载荷下,碳酸钙粒子赤道处的界面等效应力最小,为负值。这表明,沿粒子赤道受到基体树脂的压迫作用。

二、界面正应力分析

5-7表明了POM树脂基体与碳酸钙粒子之间界面X方向的正应力分布。其中,坐标原点设在粒子中心。从图5-7中可以看出,在0o(粒子赤道)处界面应力最小且为负值,然后逐级增大,于900(即极点)处达到最大值;而后,正应力减小,于130o附近出现局部极小点;然后,正应力开始迅速提高,并在180o达到局部极大点。这表明,相邻碳酸钙粒子对界面应力及分布有明显的影响。

 

碳酸钙复合材料拉伸载荷试验

 

碳酸钙复合材料

 

 

5-8表明了POM树脂基体与碳酸钙粒子之间界面Y方向的正应力分布。类似地,在0o(粒子赤道)处界面应力最小,为正值。之后,应力迅速提高,并在120o附近达到最大值。而后,应力迅速下降。

三、界面切应力分析

5-9显示了拉伸载荷下基体树脂与碳酸钙粒子之间界面的剪切应力分布。从图5-9中可以看出,在碳酸钙粒子0o(粒子赤道)处界面剪切应力为零,并开始迅速增大,于25o附近达到最大值,并在该区域形成应力集中。然后下降,于105o附近形成局部极大点,而于150o附近达到最小,且为负值。总的来看,界面的剪切应力分布表现出显著的不对称性。这表明,界面剪切应力分布受碳酸钙粒子之间的相互作用的影响明显。

 

 碳酸钙复合材料拉伸载荷试验探究

 

 

 

聚甲醛复合材料拉伸载荷试验探究

 

 

5-10表明了POM树脂基体与碳酸钙粒子之间界面等效应力分布。从图5-10中可以看出,在碳酸钙粒子0o(粒子赤道)处界面剪切应力为最小,并开始迅速提高,于45o附近形成一平台,然后继续增大,于120o附近达到最大值,然后迅速下降。

四、讨论与分析

POM/CaCO3复合材料承受拉伸载荷时,产生相应的拉伸形变。在此情形下,碳酸钙粒子在垂直于拉伸方向(即X方向)受到树脂基体的挤压作用,产生横向和纵向的形变。由于碳酸钙的弹性模量远大于POM树脂,故粒子的赤道区受到树脂基体的挤压,而极点区受到树脂基体的提拉,故碳酸钙粒子的极点区界面应力为正值;对于相邻粒子之间的赤道区,因受相邻粒子的相互作用较大,同时受到挤压和拉伸作用,故相邻粒子之间的的赤道区的界面应力较小102。此外,最大剪切应力区域都偏离了45°而于第25o105o附近达到极值,但相邻粒子之间的界面剪切应力相对地较小,这同样可归因于相邻碳酸钙粒子之间存在的相互作用效应。http://www.zhenghangsy.com

 

 

 

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