专利名称：短纤维增强复合材料纤维定向程度定量评估方法
技术领域：
本发明涉及短纤维增强复合材料的评估方法，尤其涉及ー种短纤维增强复合材料纤维定向程度定量评估方法。
背景技术：
短纤维增强复合材料是ー种重要的工程材料，具备诸多优点，如比強度高、比刚度高、可设计性好、易于制备、可二次加工等。在短纤维增强复合材料的模锻、挤压模压、注射 等成型エ艺中，材料内部的纤维取向会发生变化，而短纤维增强复合材料的性能与其内部纤维取向状态的关系十分密切，如当短纤维增强复合材料内部的纤维非三维空间随机分布时，材料往往表现出強烈的各项异性，而当短纤维增强复合材料内部各点的纤维取向状态不一致时，材料将表现出各处性质的非均匀性。短纤维增强复合材料纤维定向程度的定量评估可为复合材料的力学性能预测及评估提供依据。此外，在短纤维增强复合材料成形纤维取向演化的研究中，纤维定向程度的定量评估工作十分关键。综上所述，短纤维增强复合材料纤维定向程度定量评估工作具有重要意义。文献“N. C. DAVIDSON, A. R. CLARKE, G. ARCHENHOLD. Large-area, high-resolutionimage analysis of composite materials[J]. Journal of Microscopy,1997，185(2)，，报导了ー种纤维取向评估方法，该方法通过对复合材料内部一系列剖面显微照片的分析计算，实现了对短纤维增强复合材料纤维取向的评估。上述方法解决了同一椭圆形截面对应两种纤维方向的问题，但该方法需对复合材料进行超薄切片，存在处理过程繁琐、计算模型复杂的缺点。
发明内容
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本发明提出ー种短纤维增强复合材料纤维定向程度定量评估方法，技术方案ー种短纤维增强复合材料纤维定向程度的定量评估方法，其特征在于步骤如下步骤1，对复合材料样品进行剖切，剖切面符合如下要求①剖切面经过A点；(D剖切面与向量垂直或共面；其中A表示复合材料内部的被测点，y表示沿测量方向的单位向量；步骤2，通过光学显微镜或扫描电镜获取剖切面中A点处的显微照片，在显微照片上建立直角坐标系0-xyz，其中Ox轴、Oy轴与显微照片共面，Oz轴垂直于显微照片；步骤3，在coreldraw软件中依照显微照片重新绘制显微照片中的椭圆形纤维截面，绘制过程遵循以下原则①所有截面被简化成椭圆任意两个椭圆互不联通；③所绘制的椭圆形状与实际纤维截面保持一致；
步骤4，提取图片中各椭圆的长轴长度、短轴长度及椭圆长轴与坐标轴Ox的夹角，令N表示图片中椭圆的个数，图片中第i个椭圆的长轴长度表示为Li,第i个椭圆的短轴长度表示为Si,椭圆长轴与坐标轴Ox的夹角为a ,;利用matlab软件中的“bwlabel”函数及“regionprops”函数完成对图片中椭圆形区域的识别及对LpSi和a 4的提取；所述1^和Si的单位为像素；所述a,的单位为弧度；步骤5，根据已提取的椭圆截面參数LpSdP a i计算各椭圆对应纤维的方向向量；在坐标系0-xyz中,第i根纤维的方向向量表示为vi=(li,m,n),li、mi、ni的计算式为
权利要求
1.一种短纤维增强复合材料纤维定向程度的定量评估方法，其特征在于步骤如下 步骤1，对复合材料样品进行剖切，剖切面符合如下要求①剖切面经过A点剖切面与向量垂直或共面；其中A表示复合材料内部的被测点表示沿测量方向的单位向量； 步骤2，通过光学显微镜或扫描电镜获取剖切面中A点处的显微照片，在显微照片上建立直角坐标系O-xyz，其中Ox轴、Oy轴与显微照片共面，Oz轴垂直于显微照片； 步骤3，在coreldraw软件中依照显微照片重新绘制显微照片中的椭圆形纤维截面，绘制过程遵循以下原则①所有截面被简化成椭圆；②任意两个椭圆互不联通；③所绘制的椭圆形状与实际纤维截面保持一致； 步骤4，提取图片中各椭圆的长轴长度、短轴长度及椭圆长轴与坐标轴Ox的夹角，令N表示图片中椭圆的个数，图片中第i个椭圆的长轴长度表示为Li,第i个椭圆的短轴长度表示为Si,椭圆长轴与坐标轴Ox的夹角为a i ;利用matlab软件中的“bwlabel”函数及“regionprops”函数完成对图片中椭圆形区域的识别及对LpSi和a ^的提取；所述Li和Si的单位为像素；所述a i的单位为弧度； 步骤5，根据已提取的椭圆截面参数Lp Si和a i计算各椭圆对应纤维的方向向量；在坐标系0-xyz中，第i根纤维的方向向量表示为巧= ,% )，I^mi,Iii的计算式为
全文摘要
本发明涉及一种短纤维增强复合材料纤维定向程度定量评估方法，其特征是选择确定剖切面并对复合材料样品进行剖切；通过光学显微镜或扫描电镜获取显微照片；在图形图像软件中重新绘制显微照片中的椭圆形纤维截面；提取重新绘制后的图片中的各椭圆的长轴长度、短轴长度及椭圆长轴与坐标轴夹角；根据已提取的椭圆截面参数计算各椭圆对应的纤维的方向向量；计算复合材料沿特定方向的定向程度参量。该方法通过选取适当的剖切面消除了由于同一椭圆形截面对应两种纤维方向所导致的计算误差。此外，该方法给出的计算式考虑了纤维被剖切的概率，与未考虑纤维被剖切的概率的计算公式相比，计算结果更为准确。
文档编号G01N21/00GK102768181SQ20121026854
公开日2012年11月7日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者周计明, 徐乙人, 郑武强, 马玉钦, 齐乐华 申请人:西北工业大学