基于BP神经网络的SCFRW均匀化研究

采用BP神经网络描述了短切碳纤维木质复合材料(Short carbon fiber reinforced wood,SCFRW)显微图像中碳纤维分布情况与SCFRW宏观性能之间的非线性映射关系,建立以单个小条形区域的最小宽度、平均面积比、平均长宽比、条形区域的总面积比作为输入量,以样板的表面电阻率、弹性模量、静曲强度作为输出量的四输入/三输出SCFRW均匀化模型。仿真结果显示,所建模型可以准确、有效地根据微观结构特征预测宏观性能,从而实现SCFRW的微观结构和宏观性能的有效结合,为制板工艺设计及优化提供了有力的科学依据。

有限元分析及SVR参数优化在SCFRW电特性中的应用

复合材料特性的模型化仿真研究是工艺优化设计的重要辅助途径。本文以试验制备的短切碳纤维木质导电功能复合材料(SCFRW)作为检测样板,通过对样本不同参数下的电特性测试分析,构建了基于单元特性分析理论的有限元电特性仿真模型,并利用ANSYS软件进行了模拟仿真。同时,采用实验测得的表电阻率数据作为学习样本,利用支持向量回归机(SVR)算法对有限元仿真模型参数进行回归拟合并进行仿真预测,寻求有限元建模的最优参数。与实验数据的对照分析验证了SVR优化模型的可靠性和准确性,为实现连续变化参数下的有限元分析提供有效依据。利用SVR优化参数的有限元分析不仅为基于模型化的SCFRW复合材料的工艺优化与控制、材料制备提供科学指导,而且可达到减少材料消耗与浪费的预期目的。

短切碳纤维木质复合材料导电性能数值分析

采用施胶木材纤维作为主体材料,加入短切碳纤维制成具有导电性能的短切碳纤维木质复合材料(SCFRW),通过表面电阻率测量实验,得到SCFRW表面电阻率离散数据。数据分析结果显示,碳纤维的加入赋予了复合材料良好的导电特性,且表面电阻率与温度呈现出负效应关系。为了更直观描述SCFRW样板表面电阻率在17～80℃连续的变化规律,采用最小二乘法构建线性及非线性导电性能模型。对模型拟合均方差的对比分析结果表明,非线性最小二乘数学模型拟合效果较好,能更有效地表达SCFRW导电性能的变化趋势,可为功能复合材料微观结构与宏观性能的有机结合提供可靠基础依据。

基于有限元建模的木质复合板宏微观力学性能分析

基于有限元理论,在Ansys环境下对碳纤维增强木质复合板建立微观单胞模型和宏观几何模型,并对二者进行力学性能的一阶模态仿真分析。结果表明,物理试验和仿真预测数据相吻合,验证了所建模型的有效性和可靠性,达到了依据复合材料的微观结构对宏观性能进行预测的目的,从而实现了复合材料力学性能的宏微观关联。