一种树脂基玻璃纤维复合材料标准样条及其制作方法与流程

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种树脂基玻璃纤维复合材料标准样条及其制作方法。

背景技术：

树脂基玻璃纤维复合材料通常用于塑料前端骨架、塑料尾门、电池托盘等结构件，需要对静态、动态拉伸应力应变曲线，拉伸模量、泊松比等材料性能参数进行测试。但目前业界在产品设计时仅考虑了材料的各向同性参数，并无考虑材料的各向异性影响，因此在仿真与试验对比分析中发现匹配度较差，影响产品结构优化设计。例如，拉伸性能测试标准样条直接注塑成型，仅提供0度玻纤方向性能参数，而0度大部分性能优于其他角度，仅用0度参数设计的产品会出现结构性能不足问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种树脂基玻璃纤维复合材料标准样条及其制作方法，使制作出的标准样条的各向异性参数更为准确，为产品的设计优化及性能保证提供依据。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种树脂基玻璃纤维复合材料标准样条的制作方法，包括：

在标准样板上进行平均纤维取向、纤维取向张量分析，确定标准样板心部取向、表层取向的树脂基玻璃纤维分布情况；

根据所述标准样板心部取向、表层取向的树脂基玻璃纤维分布情况，在心部取向、表层取向的树脂基玻璃纤维分布稳定位置处分别截取与表层取向成多个角度的标准样条。

其中，在标准样板上进行平均纤维取向分析，具体是利用中性面网格或双层面网格进行填充或填充+保压分析生成平均纤维取向结果，所述平均纤维取向分析结果以时间序列的形式输出，用于查看注塑成型过程中的玻璃纤维取向运动。

其中，在标准样板上进行纤维取向张量分析，具体是计算整个分析过程中每个时间段上基于层的纤维取向张量，计算出的纤维取向张量结果显示注塑成型过程结束时的玻璃纤维取向。

其中，所述纤维取向张量结果还用于判断玻璃纤维与其流动方向对齐的可能性。

其中，所述分别截取与表层取向成多个角度的标准样条具体包括：

分别截取与表层取向成0˚、45˚和90˚的标准样条。

其中，所述制作方法还包括：

将截取的标准样条进行x射线三维显微镜检测，判断其心部取向、表层取向与模流分析结果是否一致，如一致则固化标准样板及标准样条截取位置。

其中，所述标准样板为平板结构，顶端具有扇型浇口。

本发明还提供一种树脂基玻璃纤维复合材料标准样条，其采用所述的制作方法制作而成。

本发明实施例的有益效果在于：通过对标准样板进行平均纤维取向、纤维取向张量分析，确定标准样板心部取向，表层取向的树脂基玻璃纤维分布情况，在心部取向、表层取向的树脂基玻璃纤维分布稳定位置处截取与表层玻纤取向成多个角度的标准样条，可以测试出更真实的不同方向静态、动态拉伸应力应变曲线，拉伸模量、泊松比等材料性能参数，为产品结构设计分析提供有利支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一一种树脂基玻璃纤维复合材料标准样条的制作方法的流程示意图。

图2是本发明实施例一中标准样板的结构示意图。

图3是本发明实施例一中截取标准样条的示意图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。

请参照图1所示，本发明实施例一提供一种树脂基玻璃纤维复合材料标准样条的制作方法，包括：

在标准样板上进行平均纤维取向、纤维取向张量分析，确定标准样板心部取向、表层取向的树脂基玻璃纤维分布情况；

根据所述标准样板心部取向、表层取向的树脂基玻璃纤维分布情况，在心部取向、表层取向的树脂基玻璃纤维分布稳定位置处分别截取与表层取向成多个角度的标准样条。

具体地，标准样板结构如图2所示，标准样板为平板结构，顶端具有扇型浇口。标准样板内靠近扇形浇口部位的玻璃纤维成扇形分散流动，因此标准样板需要足够长度以确保玻璃纤维的流向稳定性，并且需满足标准样条的各向截取空间。

平均纤维取向分析系利用模流分析软件的中性面网格（midplane）或双层面网格（fusion）进行填充或填充+保压分析，生成平均纤维取向结果，该结果显示注射成型过程中动态纤维取向（取厚度平均值）。平均纤维取向以基准坐标系表示，平均纤维取向结果以时间序列结果的形式输出，以便于查看整个注射成型过程中的纤维运动。

纤维取向张量分析用于计算整个分析过程中每个时间段上基于层的纤维取向张量，此张量在每个单元的局部坐标系中用六个分量表示。平均纤维取向张量的分量是随厚度变化的基于层的纤维取向张量的分量的平均值。

纤维取向张量结果显示注射成型过程结束时的纤维取向，即显示指定主方向上纤维定向的几率。在结果比例上，接近1的值表示玻璃纤维在指定的主方向上对齐的可能性很大，而接近0的值表示其可能性很小，第一个主方向上的纤维取向张量是需要查看的最有用的结果。可以理解的是，主方向指玻璃纤维的流动方向。

通过上述在标准样板上进行的平均纤维取向、纤维取向张量分析，可以确定标准样板心部取向、表层取向的树脂基玻璃纤维分布情况：

心部取向显示了在标准样板心部的玻璃纤维取向，这些向量的大小被规格化并且显示为一个给定比例因子的乘积。心部取向是在玻璃纤维流动方向的横向，标准样板线形收缩也取决于心部取向。

表层取向显示了标准样板外层的玻纤取向，这些向量的大小被规格化并且显示为一个给定比例因子的乘积。表层取向是当熔体前沿达到一个给定位置时的速度方向决定的。表层取向可以很好地用来估计产品的机械性能，通常描绘了强度方向，通过表面取向结果判断产品的品质、变形情况。标准样板线形收缩也取决于表层取向，由于纤维在表层方向上的低收缩和高强度，对于有纤维充填物的聚合物，在表层（流动）方向上的收缩小于心部（横向）方向。

在注塑过程中，玻璃纤维成流动状态，注塑完成后，玻璃纤维在标准样板内仍会持续流动一定时间，然后渐趋稳定。确定标准样板心部取向、表层取向的树脂基玻璃纤维分布情况后，即可在心部取向、表层取向的树脂基玻璃纤维分布稳定位置处分别截取与表层取向成多个角度的标准样条。本实施例截取标准样条时，对其与表层取向所成的角度不设限制，即与表层取向所成任何角度均可。当然，为使后续试验效果达到最佳，优先截取与表层取向成0˚（即与表层取向相平行）、45˚和90˚（即与表层取向相垂直）的标准样条，如图3所示，其原因在于，与表层取向成0˚的标准样条与其受拉方向相平行，这个方向上玻璃纤维的强度最强，与表层取向成90˚指标准样条垂直于其受拉方向，这个方向上玻璃纤维的强度最弱，而与表层取向成45˚则处于0˚和90˚的中线上，这样，对标准样条进行静态、动态拉伸应力应变曲线、拉伸模量、泊松比等各项异性参数进行测试时，能够更加全面和完整地测试出标准样条的性能，避免出现如现有技术一样仅测试0˚方向所带来的结构性能不足的问题。

对于截取标准样条的规格尺寸，参照《gb/t1040塑料拉伸性能的测定条件》中第6条试样要求执行。

进一步地，截取标准样条之后，将截取的标准样条进行x射线三维显微镜检测，判断其心部取向、表层取向与模流分析结果是否一致，如一致则固化标准样板及标准样条截取位置。这样可以确保不同材料供应商提供的材料参数的统一性和准确性，有利于材料性能对比及仿真分析方法规范化。

基于本发明实施例一，本发明实施例二提供一种树脂基玻璃纤维复合材料标准样条，其采用本发明实施例一所述的制作方法制作而成。

通过上述说明可知，本发明带来的有益效果在于，通过对标准样板进行平均纤维取向、纤维取向张量分析，确定标准样板心部取向，表层取向的树脂基玻璃纤维分布情况，在心部取向、表层取向的树脂基玻璃纤维分布稳定位置处截取与表层玻纤取向成多个角度的标准样条，可以测试出更真实的不同方向静态、动态拉伸应力应变曲线，拉伸模量、泊松比等材料性能参数，为产品结构设计分析提供有利支撑。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。