为什么需要实验室液压机来制备 Frp 样品？主微力学模型验证

实验室液压机在此应用中至关重要，因为它提供了精确的压力和温度控制，以制造在统计上能反映理想化计算机模型的物理样品。它确保纤维和树脂基体完全粘合，消除气泡，并决定了与微力学模拟进行有效比较所需的精确纤维体积分数。

核心要点 为了验证微力学模型，物理样品必须匹配软件中假设的“完美”条件。液压机通过最大限度地减少现实世界中的制造缺陷（如气孔和纤维分布不均）来弥合这一差距，确保实验数据反映材料的内在特性，而不是其加工缺陷。

加工与仿真的联系

要理解为什么简单的模具不足以满足要求，您必须了解仿真中使用的代表性体积单元 (RVE) 的要求。

微力学模型依赖于特定的纤维体积分数 (VF) 来预测材料行为。

在实验室液压机中，可以精细调节压制压力。

该压力决定了复合材料的最终厚度和密度，使您能够强制物理样品匹配 RVE 模型中定义的精确 VF。没有这种控制，您的仿真与实验之间的相关性将立即中断。

仿真通常假设纤维在基体中均匀分布或特定随机分布。

手动或非加压成型技术通常会导致富树脂区域或干纤维团块。

液压机提供的均匀压力可确保一致的微观分布，使物理现实与仿真的理想化几何形状保持一致。

除了几何形状，材料质量必须接近完美，以避免引入仿真未考虑的变量。

主要参考资料强调了在成型过程中消除气泡的必要性。

任何被困住的空气（孔隙）都会充当应力集中点，导致过早失效。

由于理想的微力学模型很少考虑气孔等制造缺陷，因此必须对物理样品进行充分致密化，以提供有效的比较基准。

为了使复合材料作为一个整体发挥作用，树脂必须完全浸润纤维。

在使用热塑性树脂基体时，这一点尤为关键，因为它们需要加热才能熔化和流动。

加热的液压机有助于特定的加热和冷却循环。这会熔化基体并将其强制深入纤维束中，确保完全浸润和高层间剪切强度。

虽然液压机对于高保真样品是必需的，但它需要仔细校准。

虽然高压可以减少气泡，但过高的压力会压碎纤维或扭曲其方向。

这会在测试开始前引入损伤，导致结果低于模型的预测。

仅仅施加压力通常是不够的；热历史也很重要。

如果加热和冷却循环没有精确执行，树脂可能无法正确结晶（热塑性塑料）或完全固化（热固性塑料）。

这会导致样品在几何上正确，但在化学上质量较差，同样会导致模型与实验之间出现不匹配。

在配置实验室压机以进行微力学验证时，请优先考虑与您的仿真约束相匹配的参数。

只有当您的物理样品与您的数字模型一样可预测且无缺陷时，验证才能成功。

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Kai Xie, Zhilin Wu. ODE-DSN: A surrogate model for dynamic stiffness in microscopic RVE problems under nonuniform time-step strain inputs. DOI: 10.1093/jcde/qwaf012

本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .