柔性再生碳纤维湿法取向仿真模拟及其复合材料性能研究

摘要

基于珠链模型,采用离散单元法对纤维模型进行柔性化处理;通过搭建EDEM-Fluent耦合仿真模型,对柔性再生碳纤维在渐缩流场中的流动取向过程进行仿真模拟。采用湿法取向技术对6 mm纤维进行重新取向排布制备取向毡,将仿真结果与实验结果进行对比。采用模压法制备了碳纤维/环氧树脂基复合材料,对其力学性能进行表征。结果表明:在纤维跟随流体运动的过程中,纤维会受到轴向剪切力的作用,发生不同程度的弯曲变形,并沿着流体流动方向发生旋转,从而在移动过程中完成取向。利用二维方向张量对纤维毡取向度进行表征,其取向度为98%;制备的取向复合材料弯曲强度和模量较未取向材料分别提升70.6%和88.5%。