基于RSM优化玄武岩纤维增强磷石膏基复合材料力学性能

为了探明玄武岩纤维的直径、长度、掺量及其两两交互作用对磷石膏基复合材料力学性能的影响机制并实现其多目标优化,采用Box-Behnken响应面法(RSM)设计实验,并建立了复合材料28 d抗压、抗折强度的多项式回归模型.结果表明,纤维掺量对复合材料力学性能的影响最为显著,而直径与长度的交互作用、长度和掺量的交互作用分别是影响其抗压强度和抗折强度的关键性因素,这主要是源于基体在压缩和弯曲过程中的受力特性和不同参数下纤维在其中所产生的应力效应不同.对纤维参数进行优化得出最优条件:纤维直径为13μm、长度为9.439 mm、纤维质量分数为1.023％,该条件下复合材料抗压、抗折强度分别为31.878、6.347 MPa,模型验证实验相对误差分别为2.02％和5.09％,模型精确度高,拟合效果好,表明RSM可用于纤维增强石膏基复合材料的强度预测和纤维参数优化.