一种碳酸钙颗粒填充聚合物基复合材料的裂纹形成预测方法技术

本发明专利技术涉及复合材料技术领域，具体为一种碳酸钙颗粒填充聚合物基复合材料的裂纹形成预测方法，包括以下步骤：步骤1：根据所需要进行裂纹形成的复合材料体系，利用Digimat软件建立不同填充体积比、不同颗粒粒径、不同颗粒形状的代表性体积单元，步骤2：在有限元软件中设定填充颗粒材料、基体材料和界面层材料。该碳酸钙颗粒填充聚合物基复合材料的裂纹形成预测方法，本发明专利技术可以准确模拟复合材料在受到载荷时微观角度下的应力情况和裂纹生成机理，避免由于宏观结构下的几何模型的应力集中而造成模拟裂纹生成规律不具有普遍性的问题，采用代表性体积单元作为有限元模拟的几何模型，对模型施加载荷模拟复合材料的裂纹的形成。对模型施加载荷模拟复合材料的裂纹的形成。

【技术实现步骤摘要】
一种碳酸钙颗粒填充聚合物基复合材料的裂纹形成预测方法


[0001]本专利技术涉及复合材料
，具体为一种碳酸钙颗粒填充聚合物基复合材料的裂纹形成预测方法。

技术介绍

[0002]碳酸钙粉体(CaCO3)是填充聚合物基复合材料加工中广泛使用的无机填料，它不仅可减少树脂用量，降低成本，还可以改善复合材料的强度、韧性、硬度、弹性模量、尺寸稳定性等，CaCO3/PVC及CaCO3/PP填充复合材料作为碳酸钙粉体填充聚合物基复合材料中应用广泛的两种材料，需要具备良好的拉伸强度、韧性、冲击强度和弯曲强度等综合力学性能，才能满足不同应用领域的使用需求。
[0003]在PVC和PP等聚合物改良性能的过程中，由于未经处理的纳米碳酸钙具有很高的表面能，若直接将其作为填料加入聚合物基体中会发生区域性的团聚现象，纳米碳酸钙颗粒在聚合物基体中分散性不佳，界面亲和力较弱，无法达到预期的改性效果，因此，必须对碳酸钙进行有机改性，消除碳酸钙的表面能，增加碳酸钙在PVC基体中的浸润性、分散性和疏水亲油性，提高碳酸钙对PVC的改性效果。
[0004]偶联剂法是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳酸钙颗粒填充聚合物基复合材料的裂纹形成预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：根据所需要进行裂纹形成的复合材料体系，利用Digimat软件建立不同填充体积比、不同颗粒粒径、不同颗粒形状的代表性体积单元；步骤2：在有限元软件中设定填充颗粒材料、基体材料和界面层材料，进行复合材料的内聚力测定实验，分别测定填充颗粒材料、基体材料和界面层材料的法向内聚力T
n
切向内聚力T
t
法向断裂能临界值和切向断裂能临界值将测得值填入有限元软件所设定的材料中；步骤3：将步骤1建立的代表性体积单元导入有限元软件中，将代表性体积单元的填充颗粒和基体材料分别设定为步骤2设置好参数的填充颗粒材料、基体材料，并在填充颗粒和基体之间设置绑定连接；步骤4：对步骤3设定的填充颗粒和基体之间的绑定连接设置一种接触剥离的断裂形式，将步骤2设置好的界面层材料作为填充颗粒和基体之间的连接介质；步骤5：将通过上述步骤1至步骤4设置好的三维几何模型在限元模拟软件中，进行网格划分和施加一定的载荷约束条件，模拟复合材料的裂纹形成。2.根据权利要求1所述的一种碳酸钙颗粒填充聚合物基复合材料的裂纹形成预测方法，其特征在于：所述内聚力T
n
切向内聚力T
t
法向断裂能临界值和切向断裂能临界值根据以下双线性内聚力模型理论进行实验和计算。3.根据权利要求1所述的一种碳酸钙颗粒填充聚合物基复合材料的裂纹形成预测方法，其特征在于：所述T表示应力，即内聚力，包括法向内聚力T
n
和切向内聚力T
t
；δ表示相对位移，法向和切向的相对位移分...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗士君，潘斯宁，常宏斌，于武东，赖郑孙，
申请(专利权)人：贺州学院，
类型：发明
国别省市：