碳纤维增强镁基复合材料(Cf/AZ91D)层压板杨氏模量的多尺度模拟及预测

根据碳纤维增强镁基复合材料层压板的真实微观结构特点建立了其多尺度微观力学模型,包括微观尺度下的横向及纵向单胞模型以及介观尺度的结构单胞模型。杨氏模量由中尺度模型计算。宏观力学性能弹性模量根据介观模型进行计算。介观模型中用到的性能参数通过微观模型计算获得。采用多尺度建模方法预测了不同铺层模式的碳纤维增强镁基复合材料层压板弹性模量,并采用对应的实验方法进行了验证。结果表明,采用多尺度建模方法可以成功用于不同铺层方式层压复合材料弹性模量的预测,与实验结果具有相同的变化趋势,但较实验结果偏大。主要是由于模拟过程中忽略了实验中真实存在的合金及纤维性能退化而造成的。本文所提出的多尺度建模方法对于复合材料层压板设计具有重要意义。