Kevlar~? 29纤维多尺度力学行为的试验研究和有限元模拟

利用MTS万能试验机和MTI微型拉伸试验机分别研究了Kevlar?29纤维束与纤维单丝在不同标距下(纤维束:25 mm、50 mm、100 mm、150 mm、00 mm和300 mm;纤维单丝:12.5 mm、25 mm和40 mm)的力学性能。结果表明,Kevlar?29的拉伸强度随着结构尺度(从纤维单丝到纤维束)的增加而降低;标距对Kevlar?29纤维单丝力学性能的影响并不显著;但对纤维束而言,拉伸强度随着标距的增加而降低,呈明显的尺寸效应。利用Weibull模型进行统计分析,量化了不同标距下纤维单丝拉伸强度的随机变化程度。这些统计参数将用于有限元模型以模拟静载下Kevlar?29纤维束的拉伸行为。该模型基于ANSYS中的用户自定义子程序(USERMAT),并考虑了纤维单丝的随机破坏。模型的预测结果与试验结果相吻合,并讨论了关键参数对模拟结果的影响。