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3.2 玻纖材料插值擬合 根據(jù)GFRPP-30材料三個(gè)玻纖方向不同拉伸速率下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線可以得出玻纖取向=0.65下的最大拉伸強(qiáng)度，如圖7所示： 圖7 玻纖取向=0.65下的最大拉伸強(qiáng)度 根據(jù)圖7及三個(gè)玻纖方向不同拉伸速率下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線斜率及斷裂伸長(zhǎng)率可以得出玻纖取向=0.65不同拉伸速率下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，如圖8所示： 圖8 玻纖取向=0.65不同拉伸速率下的應(yīng)力

螺桿針對(duì)于這種特殊長(zhǎng)玻纖材料出眾的加工性能。

這說明注塑長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料結(jié)構(gòu)上存在明顯各向異性，在疲勞過程中，0°方向纖維發(fā)生斷裂后引起的裂紋擴(kuò)展和斷裂，部分纖維從基體中拔出；45°和90°方向拉伸主要為基體開裂或基體與玻纖之間的界面開裂所引發(fā)的斷裂，裂紋沿著玻纖取向方向擴(kuò)展和斷裂。且疲勞斷面具有明顯的特征形貌，疲勞裂紋源區(qū)與裂紋擴(kuò)展區(qū)光亮平整，瞬斷區(qū)高低起伏，與拉伸斷口非常相似。

聚丙烯具有密度低、材料成本低、便於回用等特點(diǎn)，因此，在上述應(yīng)用領(lǐng)域逐漸取代工程塑料和金屬。但是，如果長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)材料增強(qiáng)彈性模量和沖擊強(qiáng)度，聚丙烯只能滿足機(jī)械規(guī)范。 部件由注塑或壓塑玻纖增強(qiáng)型PP制成。在壓塑工藝中，起始材料通常是玻纖氈熱塑性塑料（GMT）增強(qiáng)型PP制成的半成品板材。由於其纖維較長(zhǎng)且具有各向同性特點(diǎn)，傳統(tǒng)型GMT壓塑通常能生產(chǎn)出機(jī)械特性優(yōu)良的部件。但是，GMT生產(chǎn)工藝十分復(fù)雜。

綜上可知高分子材料由于纖維的加入，一方面其機(jī)械性能會(huì)得到提升，但同時(shí)也會(huì)面臨著纖維排列與預(yù)想不符、浮纖、孔洞、夾雜物、縫合線結(jié)合質(zhì)量等缺陷問題。相較于普通塑膠材料（不含纖維），生產(chǎn)者判別復(fù)合材料制品是否合格，會(huì)更加復(fù)雜，需要全面檢測(cè)其微觀結(jié)構(gòu)。傳統(tǒng)復(fù)合材料測(cè)試方法 通常分成破壞性試驗(yàn)和非破壞性試驗(yàn)（無(wú)損檢驗(yàn)）。

咨詢電話：020-66221668來源：《復(fù)合材料科學(xué)與工程》推薦閱讀失效分析前，為什么總被問這些問題？光伏組件背板常見失效原因分析電子產(chǎn)品固定裝置開裂失效分析及成分分析PE/碳酸鈣透氣膜表面晶點(diǎn)缺陷失效原因分析

玻纖在PA樹脂基體中的分散性與粘結(jié)強(qiáng)度對(duì)產(chǎn)品性能影響很大。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，玻纖增強(qiáng)PA注射成型制品常存在各種缺陷。近日，國(guó)高材分析測(cè)試中心收到客戶咨詢，他們需要制備100*100*2mm的玻纖增強(qiáng)PA方板，每批次約500片，制備的時(shí)候，由于增強(qiáng)PA容易出現(xiàn)外觀不良，造成材料投入成本上漲50%，希望國(guó)高材分析測(cè)試中心能找到其外觀不良的原因并給出優(yōu)化方案。

總結(jié)： 綜上所述，電連接器領(lǐng)域的冷熱沖擊仿真分析，需要考慮界面接觸、注塑殘余應(yīng)力、玻纖方向、熔接線的影響，對(duì)于有玻纖的材料，需要使用Digimat等軟件進(jìn)行復(fù)合材料擬合，與模流軟件及結(jié)構(gòu)類軟件進(jìn)行聯(lián)合仿真，CAE仿真分析結(jié)果可能才會(huì)趨于實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果； 此次分析結(jié)果沒有考慮嵌入件在合模、注塑過程的預(yù)應(yīng)力影響，在實(shí)際產(chǎn)品注塑過程中，嵌入件合模受壓或者注塑過程因?yàn)樽⑺軌毫Σ痪鶎?dǎo)致嵌入件有預(yù)應(yīng)力存在

IXEF PARA芳香族尼尤材料雖然纖維成份達(dá)到50-60%，加工時(shí)的流動(dòng)性很好，容易做出表面光滑亮麗的產(chǎn)品。另外也可以從助劑入手,目前助劑解決浮纖，主要是加強(qiáng)玻纖的流動(dòng)性，增強(qiáng)玻纖與樹脂的結(jié)合能力，還有一些專用方法，例如使用特殊染料把玻纖染黑（只適合黑色尼龍）。表面很光亮的助劑，如硅氧烷、改性的酰胺 類聚合物、玻璃微珠、相熔劑、特種色母(能把玻纖 染黑),對(duì)浮纖情況都會(huì)有所改善。

現(xiàn)在Moldex3D最新版本已可模擬先進(jìn)的扁纖射出成型，以觀察其改善翹曲的情形。以下案例將進(jìn)行分別含有圓纖和扁纖的復(fù)合材料來進(jìn)行觀察，其玻纖/PP的濃度比皆為0wt%。其中圓纖的長(zhǎng)LF為0.3 mm，纖維直徑為15 µm，展弦比為20；扁纖的長(zhǎng)LF為0.5 mm，扁平率FR=4，長(zhǎng)Lmin = 7µm ，寬 Lmax = 28µm 。

圖四 長(zhǎng)纖降低變形的效果較短纖佳當(dāng)玻纖添加越多時(shí)，翹曲變形量就會(huì)降低。本案例中，玻纖濃度為25%時(shí)產(chǎn)品變形量至低(圖五)。圖五 不同玻纖比率的翹曲變形結(jié)果接下來用ANSYS來驗(yàn)證Moldex3D的翹曲和應(yīng)力分析，二者的結(jié)果非常相近(圖六)。

玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料產(chǎn)品通常使用注塑工藝生產(chǎn)，玻纖取向在產(chǎn)品中的分布會(huì)存在差異，進(jìn)而影響產(chǎn)品的最終性能。為了準(zhǔn)確預(yù)測(cè)玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料產(chǎn)品的性能，需要在仿真分析中考慮工藝（如玻纖取向）的影響。本案例為您詳解延鋒彼歐公司如何使用Digimat對(duì)復(fù)合材料尾門內(nèi)板的沖擊性能進(jìn)行分析應(yīng)用。

用于動(dòng)態(tài)剪切測(cè)試的霍普金森桿總結(jié)利用霍普金森桿裝置可對(duì)各種復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)壓縮、拉伸、剪切等性能作全面詳細(xì)的測(cè)試，依據(jù)測(cè)試結(jié)果分析復(fù)合材料的應(yīng)變率行為。從下圖可以明顯的看出玻纖／環(huán)氧復(fù)合材料隨著應(yīng)變率的提高，其破壞強(qiáng)度也逐漸提高，這表明它是一種應(yīng)變率敏感材料。

GFRP（Glass Fiber Reinforce Plastic）材料，指的是玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，俗稱“玻璃鋼”。它是以玻璃纖維及其制品（紗、帶、玻璃布、氈等）作為增強(qiáng)材料，以合成樹脂作基體的一種復(fù)合材料，根據(jù)不同的樹脂分為環(huán)氧玻璃鋼、酚醛玻璃鋼、聚酯玻璃鋼等。玻璃鋼具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、良好介電性、成形設(shè)計(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，是替代金屬材料的首選材料之一。

同時(shí)，還知道卡扣的材料是PA+GF20，玻纖均勻分布，玻纖整體排布方向順著卡扣方向（全局坐標(biāo)系的Y方向）幾何模型約束位置和載荷如下所示：

如在玻纖增強(qiáng) PP 的注塑案例中，其預(yù)測(cè)纖維取向分布與 CT 掃描結(jié)果相關(guān)性達(dá) 0.91，翹曲變形預(yù)測(cè)精度比傳統(tǒng)方法提高 40%，計(jì)算時(shí)間比同類軟件縮短 30%（相同硬件配置）。Digimat 在行業(yè)應(yīng)用中成果顯著。在航空航天領(lǐng)域，某型無(wú)人機(jī)機(jī)翼設(shè)計(jì)借助 Digimat，成功減重 15% 的同時(shí)保持等效剛度，開發(fā)周期縮短 6 個(gè)月，物理試驗(yàn)次數(shù)減少 60%。

<p><strong style="color: rgb(0, 151, 186);">摘&nbsp;要</strong></p><p class="ql-align-justify">基于Digimat軟件逆向獲得了用于制造油底殼的玻纖增強(qiáng)聚酰胺66（35%GF/PA66）材料屬性，通過多尺度聯(lián)合仿真方法對(duì)油底殼進(jìn)行了模態(tài)仿真分析及測(cè)試。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)進(jìn)行壓力和扭曲分析時(shí)，加入嵌件及玻纖材料均可有效減少產(chǎn)品位移(圖六)。圖六 不同產(chǎn)品設(shè)計(jì)、及添加不同比率玻纖材料，進(jìn)行壓力測(cè)試和扭曲測(cè)試之結(jié)果最后和碩針對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并發(fā)現(xiàn)二者呈現(xiàn)相同的趨勢(shì)。在平坦度驗(yàn)證中，不同玻纖比率材料的模擬結(jié)果也與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符(圖七)。

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