回收玻纤增强热塑性复合材料的多尺度粘塑性建模：实验与数值研究

摘要整理

本研究针对回收玻纤增强热塑性复合材料（rGFRP）的力学性能进行了系统的多尺度粘塑性建模研究。通过建立从纤维、基体到复合材料宏观层级的递进式本构模型，揭示了回收纤维的缺陷特征（如长度衰减、表面损伤）对材料整体性能的影响机制。实验部分采用拉伸、压缩和剪切测试获取不同温度和应变速率条件下的材料参数，建立了温度相关的粘塑性参数库。数值模拟采用有限元方法，通过用户子程序（UMAT）实现多尺度本构关系的耦合，预测了复合材料在不同工况下的应力-应变响应和损伤演化过程。研究表明，回收纤维的长径比降低导致纤维增强效率下降约15%-25%，而基体的粘塑性行为在高温（>60°C）和低应变速率（<0.01 s⁻¹）条件下更为显著。建立的多尺度模型能够准确预测材料的非线性变形和时间相关性能，为回收复合材料的工程应用和性能评估提供了理论支撑。

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