纱线扭曲对单向植物纤维纱复合材料拉伸强度的影响建模

植物纤维作为增强剂的结构潜力只有在采用最高增强效率时才能得以实现。因此，定向植物纤维复合材料引起了人们的兴趣。然而，由于技术植物纤维的短长度，增强材料需要以短纤维纱的形式存在，这种纱线具有扭曲结构。虽然扭曲有助于纱线的加工性，但它对由这种扭曲纱线增强剂生产的复合材料产生了若干不利影响，其中之一是纤维的倾斜和错位。这会导致复合材料机械性能的急剧下降。目前还没有分析模型能够准确预测纱线扭曲对定向植物纤维复合材料拉伸强度的影响。本文开发了一个新颖的数学模型。该模型基于（i）植物纤维复合材料的改进混合法则，（ii）理想扭曲短纤维纱中的明确结构-属性关系，以及（iii）Krenchel取向效率因子。所开发的模型包括校正后的取向效率因子 cos 2 (2 α)，其中 α 是纱线表面的扭曲角度。该模型通过 Goutianos 和 Peijs 的大量实验数据进行了验证（Goutianos S, Peijs T (2003) Adv Compos Lett 12(6):237），结果发现几乎完美拟合（ R 2 = 0.960）。其他研究的实验数据也用于进一步验证。