详情

原文传递一种复合材料混合型分层阻力曲线的预测方法

专利名称：	一种复合材料混合型分层阻力曲线的预测方法
摘要：	本发明涉及一种复合材料混合型分层阻力曲线的预测方法，包括以下步骤：(1)设计制造碳纤维增强复合材料层板试样；(2)采用双悬臂梁、端部缺口弯曲和混合模态弯曲装置分别开展I型、II型和I/II混合型分层试验；(3)确定试样I型、II型和I/II混合型分层阻力曲线；(4)采用分层阻力曲线理论公式对数据拟合，确定不同分层试验的断裂韧性起始值、稳定值和纤维桥接长度；(5)采用B‑K准则分别对不同混合比下断裂韧性起始值和稳定值进行拟合，获得准则系数ηinit和ηprop；(6)建立一个以加载混合比为自变量的混合型分层阻力曲线预测公式。本发明通过对碳纤维增强复合材料层板特定混合比的分层断裂韧性测试，预测任意其他混合比的分层阻力曲线，便于工程应用，并可降低试验成本。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	重庆大学
发明人：	龚愉;姚建尧;刘浩;张建宇;胡宁
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-18T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201910203909.X
公开号：	CN109991077A
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
主权项：	1.一种复合材料混合型分层阻力曲线的预测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，设计制造具有+22.5°/-22.5°分层界面的碳纤维增强复合材料层板试样；步骤2，对上述试样，采用双悬臂梁、端部缺口弯曲和混合模态弯曲试验装置分别开展I型、II型和I/II混合型分层试验，其中混合型分层试验的加载混合比为0.25、0.5和0.75；步骤3，通过实验获得载荷、位移和分层长度，确定试样的I型、II型和I/II混合型分层阻力曲线；步骤4，采用分层阻力曲线理论公式对数据进行拟合，确定不同分层试验的断裂韧性起始值、稳定值和纤维桥接长度；步骤5，采用B-K分层扩展准则对I型、II型和不同混合比下(0.25、0.5和0.75)的断裂韧性起始值进行拟合，获得准则系数ηinit；步骤6，采用B-K分层扩展准则对I型、II型和不同混合比下(0.25、0.5和0.75)的断裂韧性稳定值进行拟合，获得准则系数ηprop；步骤7，以ηinit和ηprop、I型分层断裂韧性起始值和稳定值、II型分层断裂韧性起始值和稳定值为基本参数，建立一个以加载混合比为自变量的混合型分层阻力曲线的预测公式，对任意加载混合比下层板分层阻力曲线进行预测。 2.根据权利要求1所述的一种复合材料混合型分层阻力曲线的预测方法，其特征在于：碳纤维增强复合材料层板是采用T800/X850的单向带预浸料制成的。 3.根据权利要求1所述的一种复合材料混合型分层阻力曲线的预测方法，其特征在于：步骤1设计、制造的具有预定+22.5°/-22.5°分层界面的碳纤维增强复合材料层板试样具有如下铺层顺序：(+22.5°/-22.5°)6//(+22.5°/-22.5°)6。 4.根据权利要求1所述的一种复合材料混合型分层阻力曲线的预测方法，其特征在于：步骤3采用基于修正梁理论的方法计算I型分层断裂韧度GIC，具体计算公式为：其中，PI和dI分别是对试样施加的载荷与位移，a和b分别是试样的分层长度和宽度，Δ是分层长度的修正量，用于考虑试样在裂尖位置由于材料各向异性而附加的位移和转动。所述步骤3利用柔度法确定II型层间断裂韧性GIIC的公式为：其中，PII是临界载荷，C为试样柔度；所述步骤3依据修正梁理论确定I/II混合型层间断裂韧度GI/IIC的公式为： GI/IIC＝GI+GII 其中，PI/II是对试样施加的载荷，c是载荷施加点到中间加载滚轴的距离，Pg是夹具中上横梁及附在其中加载块的重量，cg为夹具的重心到中间加载滚轴的距离，Ef是试样弯曲模量，h为试样厚度，L为固定跨距。 5.根据权利要求1所述的一种复合材料混合型分层阻力曲线的预测方法，其特征在于：步骤4所采用的对试验数据进行拟合的分层阻力曲线理论公式如下：其中，lbz和Δa分别为纤维桥接长度和分层扩展长度，Ginit和Gprop分别为分层断裂韧性起始值和稳定值。<>是一种特殊的运算法则： 6.根据权利要求1所述的一种复合材料混合型分层阻力曲线的预测方法，其特征在于：所述步骤5和6中通过对I型、II型和不同混合比下的断裂韧性起始值或者稳定值进行最小二乘拟合得到准则中的参数η值，所采用的B-K分层扩展准则为：其中，GIC、GIIC和GI/IIC分别为I型、II型和I/II混合型分层断裂韧性。 7.根据权利要求1所述的一种复合材料混合型分层阻力曲线的预测方法，其特征在于：以ηinit和ηprop、纤维桥接长度、I型分层断裂韧性起始值和稳定值、II型分层断裂韧性起始值和稳定值为基本参数，一个以加载混合比为自变量的混合型分层阻力曲线的预测公式具有如下形式：其中，和分别是I型和II型分层断裂韧性起始值，和分别是I型和II型分层断裂韧性稳定值，ηinit和ηprop分别是不同分层类型断裂韧性起始值和稳定值的B-K准则拟合参数。
所属类别：	发明专利