纤维增强复合材料有效性能分散性

       利用改进算法的宏一细观统一通用单胞本构模型，采用Monte-Carlo方法研究了不同纤维形状、不同纤维排列方式以及纤维体积含量对纤维增强复合材料弹性模量、泊松比和热膨胀系数的分散性的影响。研究结果表明：复合材料有效性能的分散性小于组分的分散性。随着纤维体积比的增加，纵向有效性能的分散性加大；而横向有效性能除了椭圆形纤维的短轴方向的热膨胀系数之外，其它性能的分散性则都是下降趋势。纤维截面形状和排列方式对纵向性能的分散性几乎没有影响。方形和圆形纤维时，横向性能的分散性几乎相同，而椭圆形纤维时，则与它们有明显的差别。不同纤维排列方式下，横向性能的分散性都是不一样的。对于E11和G12。六角形和方形对角排列时其分散性较大，而矩形排列引起的分散性最小。随着纤维体积比的增加，不同排列方式下，横向热膨胀系数的分散性趋近于一致。本文得到的结论为复合材料及结构的概率设计提供了重要的参考。

       金属基和陶瓷基复合材料具有较高的比强度、比刚度以及良好的抗蠕变、耐高温等性能，因此在航空航天领域具有十分广阔的应用前景。然而，复合材料的性能往往表现出较大的分散性，其分散性通常与细观结构，如纤维和基体的分散性、界面相特性、基体缺陷、纤维的体积分数有关。

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