确定优化的原位成分特性

优化成分特性。

在 MCT 材料特征化的第一步中,优化原位成分特性,以便微型机械有限元模型预测与实际复合材料的测量特性匹配的均质复合材料特性。假定每个拉伸模量都等于对应的压缩模量 CIR

此处讨论的原位成分特性的优化期间,基体和纤维成分假定为横向各向同性材料 CIR。若要开始优化过程,测量的总体成分特性将提供原位成分特性中的初始值。

选择原位成分特性,以便均质复合特性(由微型机械有限元模型预测)在权重最小二乘法意义上与八个经测量的复合特性匹配。

样例问题:测定玻璃纤维增强涤纶的原位特性 (D155/CoRezyn®63-AX-051 OrthoPolyester)

对于此样例,我们对 的测量值信心不高,因此为了最大限度减少错误,我们排除使用此术语。若要这样做,请在错误计算中将此术语的“权重”设置为零。

D155/CoRezyn®63-AX-051 OrthoPolyester 的测量复合特性:

纤维体积因子 = 0.36

= 28.3 GPa, = = 7.75 GPa

= = 3.3 GPa, = 2.55 GPa

= = 0.32, = 0.44

CoRezyn®63-AX-051 OrthoPolyester 的测量总体基体特性(或原位基体特性的初始值):

= = = 3.8 GPa

= = = 1.407 GPa

= = = 0.35

D155 玻璃纤维的测量总体纤维特性(或原位纤维特性的初始值):

= = = 74.0 GPa

= = = 30.8 GPa

= = = 0.2

如果微型机械有限元模型与测量的总体成分特性配合使用,将预测以下复合特性:

优化过程会产生以下原位成分特性。

在原位基体特性中优化:

= 3.8 GPa, = = 3.75 GPa

= = 1.681 GPa, = 1.403 GPa

= = 0.393, = 0.335

在原位纤维特性中优化:

= = = 72.1 GPa

= = = 31.2 GPa

= = = 0.219

将原位成分特性与微型机械有限元模型结合使用会产生以下预测的复合特性。

一般而言,使用优化的原位成分特性(与测量的总体成分特性相反)会导致微型机械预测与实际的测量复合特性更密切匹配的均质复合特性。在六个复合特性( = = = )中, 是仅有的在完成优化过程后显示与测量值更不匹配的特性。这种 的测量值和预测值之间差异增加的现象只是由为它们指定为零的权重系数而导致的。这可以防止这两个特性参与优化过程。作出此选项的原因是,此特定复合材料的 的测量值被视为相比其他复合材料特性明显更不精确(因此这也是权重优化的原因)。