考虑层间和界面的玻璃纤维/环氧复合材料吸湿扩散实验和仿真

为研究复合材料层间和界面对吸湿扩散系数的影响,开展单向玻璃纤维/环氧复合材料和纯环氧树脂的吸湿实验,获取复合材料的三维扩散系数。采用光学显微镜和原子力显微镜分别获取复合材料层间和界面的参数。依据实验结果,建立包含层间和界面的复合材料瞬态扩散与稳态扩散有限元模型。结果表明:复合材料沿纤维方向的扩散系数大于纯树脂的扩散系数,垂直于纤维的两个方向的扩散系数不相等。包含层间的有限元模型能更真实地反映复合材料的结构及其吸湿过程,层间对垂直于纤维方向的扩散起促进作用。纬纱对沿其方向扩散的促进作用明显。为拟合复合材料的三维扩散系数,需要考虑界面扩散性能的正交各向异性。