高模碳纤维细观力学分析

来源：复合材料学报杂志2017年第3期北京时间：

作者：钟云娇, 边文凤,

摘要：将碳纤维视为由微晶和无定型碳所构成的二相复合材料，以Mori-Tanaka方法研究了碳纤维微观结构对弹性模量的影响。对四种高模碳纤维M35JB、M40JB、M46JB及M55JB的微观量进行了测量。微晶的长细比由XRD实验测得，碳纤维石墨化程度由拉曼光谱分析得到。影响碳纤维弹性模量的因素包括:微晶的长细比、体积分数及取向度。通过计算细观力学模型得到了四种高模碳纤维的微晶体积分数。研究发现:碳纤维石墨化程度越高，微晶体积分数越大。碳纤维弹性模量随着微晶取向度、体积分数和长细比的增加而增加，且对这三种因素做了比较，微晶取向度和体积分数对弹性模量的影响高于微晶长细比对弹性模量的影响，只有当微晶取向度接近100%时，其对弹性模量的影响才有可能被微晶长细比超越。微晶取向度和体积分数增加的最初阶段，取向度对弹性模量的影响较大，随着两影响因素的增加，取向度对弹性模量的影响最终被体积分数超越。

关键词：碳纤维, Mori-Tanaka方法, 弹性模量, 细观力学, 复合材料,