基于计算机仿真技术的PAN基碳纤维性能模拟分析

摘要

分析聚丙烯腈(PAN)基碳纤维生产工艺及成分结构变化,采用电子扫描显微镜、强度仪和小角散射系统对条带纤维、微原纤维和皮芯纤维3种PAN基碳纤维结构进行表征,获取微观结构信息。利用计算机仿真技术,模拟PAN基碳纤维性能,由模拟结果可知,PAN基碳纤维性能并不是由一种微观结构决定的,而是由不同性能综合表征结果体现的。PAN基碳纤维孔隙率取决于拉断断口,条带纤维是三种纤维中孔隙率最低的。依据子午衍射谱图上的晶面衍射峰值,计算纤维微晶间距和沿轴向平均尺寸,确定PAN基碳纤维拉伸强度。采用小角X射线散射方法测定纤维微孔结构,发现回转半径决定PAN基碳纤维微孔细长程度和沿纤维轴向程度取向。在仿真实验下,将传统方法与计算机仿真技术模拟方法的模拟精准度进行对比分析,发现计算机仿真技术模拟方法模拟精准度更高,能够较真实地反映PAN基碳纤维的性能。