碳纖維復(fù)合材料 層合板平面雙軸試驗(yàn)方法 編制說(shuō)明

《碳纖維復(fù)合材料層合板平面雙軸試驗(yàn)方法》(征求意見(jiàn)稿)1 2 2 2 2 8 2要基礎(chǔ)。2018年3月國(guó)家九部委聯(lián)合發(fā)布的《新材料領(lǐng)航行動(dòng)計(jì)劃纖維復(fù)合材料層合板平面雙軸試驗(yàn)方法》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目建議書和標(biāo)文《關(guān)于下達(dá)2023年第一批推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃的通知》下達(dá)了制定《碳纖維復(fù)合材料層合板平面雙軸試驗(yàn)方究設(shè)計(jì)院有限公司等。2023年5月，項(xiàng)目組向全國(guó)碳纖維纖維標(biāo)準(zhǔn)3角外括的十字形試驗(yàn)件容易在R拐角處先發(fā)生破壞。于9月進(jìn)行第2024年6月，進(jìn)行了第一次工作組會(huì)議，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行了內(nèi)2024年9月，對(duì)中心區(qū)域?yàn)榱庑蔚脑囼?yàn)件進(jìn)行了實(shí)測(cè)，試驗(yàn)結(jié)4關(guān)注單一應(yīng)力下的失效，不足以全面評(píng)價(jià)材料的力學(xué)性能。當(dāng)機(jī)身、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)水平取決于對(duì)其力學(xué)行為的分析和預(yù)測(cè)能5現(xiàn)階段針對(duì)碳纖維復(fù)合材料層合板平面雙軸的測(cè)試方法主要有36應(yīng)力集中盡量小、初始破壞發(fā)《碳纖維復(fù)合材料層合板平面雙軸試驗(yàn)方法》具有較強(qiáng)的通用7(3)可以直接獲取試驗(yàn)區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)，不需要進(jìn)行其余的附加當(dāng)前對(duì)復(fù)合材料雙軸性能進(jìn)行研究的試樣設(shè)計(jì)形式主要有偏軸8序號(hào)需驗(yàn)證點(diǎn)是否有文獻(xiàn)支撐？現(xiàn)有結(jié)論1整體構(gòu)型是采用外擴(kuò)還是內(nèi)收好？有在前期經(jīng)過(guò)有限元分析和實(shí)際實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)外擴(kuò)構(gòu)型在R角區(qū)域有更大的應(yīng)力集中，容易在此區(qū)域提前發(fā)生破壞，前期選擇內(nèi)收構(gòu)型。但后期，將中間區(qū)域的方形區(qū)域變?yōu)榱庑危琑角的應(yīng)力集中問(wèn)題得到解決?？紤]到外擴(kuò)更容易設(shè)計(jì)和加工，最后選擇外R+內(nèi)部菱形的構(gòu)2臂寬的影響有臂寬越小，中心區(qū)域應(yīng)力越大，且兩個(gè)加載臂最好寬度相等，以得到均勻的應(yīng)力場(chǎng)。本標(biāo)準(zhǔn)推薦構(gòu)型寬度為50mm。3臂長(zhǎng)的影響無(wú)通過(guò)分析，臂長(zhǎng)的影響可以忽略不4加強(qiáng)片與試驗(yàn)件厚度比有加強(qiáng)片越厚，中心區(qū)域應(yīng)力越大，應(yīng)該至少在4：1以上。5十字構(gòu)型中的頸縮角有高維健文獻(xiàn)中頸縮角最好在5-8°。本標(biāo)準(zhǔn)因?yàn)椴捎昧送釸，不9再有頸縮角。6構(gòu)型拐角R角有R角越大，R區(qū)的應(yīng)力集中越不明7試驗(yàn)件鋪層有沒(méi)有推薦？如果厚度增加，試驗(yàn)件長(zhǎng)度和寬度要不要改變無(wú)推薦鋪層為正交鋪層。8加強(qiáng)片鋪層有無(wú)影響，剛度有無(wú)影響無(wú)對(duì)比了正交鋪層、45/-45鋪層，以及均衡鋪層，推薦正交鋪層。加強(qiáng)片剛度越大，應(yīng)力集中系數(shù)越小，加強(qiáng)片剛度大于試樣最好。9中心減薄區(qū)的斜角的影響無(wú)推薦30度。直角或45度都會(huì)造成變厚度區(qū)的應(yīng)力集中。中心減薄區(qū)的長(zhǎng)寬比是不是跟著改變有加載應(yīng)力比改變不需要改變構(gòu)型。域，這種情況下加載臂會(huì)先發(fā)生破壞。構(gòu)型B是在中心區(qū)域進(jìn)行了機(jī)加減薄范圍擴(kuò)大，中心區(qū)域的應(yīng)變進(jìn)一步增加，但R區(qū)的應(yīng)變也進(jìn)一步集中，有可能先在R區(qū)破壞，從以上4種構(gòu)型中，從中間區(qū)域應(yīng)變或應(yīng)力最高且應(yīng)變場(chǎng)均勻的準(zhǔn)則來(lái)判斷，構(gòu)型C是最為合適通過(guò)理論分析和實(shí)際驗(yàn)證，對(duì)于沒(méi)有內(nèi)收的R角構(gòu)型，破壞發(fā)于這種構(gòu)型，在有限元分析中可以顯示中心區(qū)域應(yīng)變均勻且R角處為了將力流引導(dǎo)到沿正交方向傳遞，減少R區(qū)的應(yīng)力集中，參為了避免R角的應(yīng)力集中以及膠層的提前破壞，參考墨西哥大學(xué)的博士論文《Experimentalinvestig模型在1538MPa才不收斂，這比直角加強(qiáng)片有所提高，因做了實(shí)際試驗(yàn)，在第二次驗(yàn)證中，試驗(yàn)件中心區(qū)為4層，加強(qiáng)片為件在中心區(qū)域破壞，通過(guò)DIC也可看出中心區(qū)域可以出現(xiàn)較大的應(yīng)蓋層對(duì)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料雙軸拉伸十字型試樣表面進(jìn)行加強(qiáng)可以層中，鋪層為[0/90]6的中心考核區(qū)域的應(yīng)力最大，而[45/-45]6和6對(duì)比中，試驗(yàn)件鋪層為[0/90/90/0]，每側(cè)加強(qiáng)片鋪層為[0aba從最大應(yīng)力對(duì)比上，45度斜角時(shí)最大應(yīng)力較大，從中間區(qū)域的平均應(yīng)力對(duì)比上，同樣45度斜角時(shí)平均應(yīng)力最大。鑒于以中心區(qū)域應(yīng)力最大且均勻性好為原則，建議選用45度的斜角。斜角再繼續(xù)降低會(huì)以上結(jié)論是對(duì)應(yīng)于R區(qū)內(nèi)收的結(jié)果，當(dāng)選用中心區(qū)域?yàn)榱庑蔚臉?gòu)型高維健分析了不同載荷比下中心區(qū)域的試樣中心試驗(yàn)區(qū)應(yīng)力分在第一次試驗(yàn)驗(yàn)證中，采用了R區(qū)外擴(kuò)的構(gòu)型，共做了4件試驗(yàn)件，2件在中心區(qū)域采用了斜坡，2件是直角過(guò)渡，如圖20-21所區(qū)域，破壞均是從此處開(kāi)始進(jìn)行擴(kuò)展（如圖22所示）；在無(wú)倒角的），經(jīng)過(guò)優(yōu)化分析，梳理出R角內(nèi)收的最優(yōu)試驗(yàn)件構(gòu)型，如圖23所中心區(qū)域機(jī)加和二次膠接工藝制造了4件試驗(yàn)件，試驗(yàn)件如圖24所出共固化試樣的測(cè)試結(jié)果均勻較好，x軸的CV值為2.73%，y軸的CV值為3.79%。并且共固化試樣中3個(gè)都在中心區(qū)域先破壞。區(qū)域破壞，其它還是在R角處破壞。但此試樣的失效載荷在8個(gè)試樣中也最高。從某種意義上說(shuō)，Adh-02最接近試樣的真值，盡管共接的容易在R角區(qū)域先發(fā)生破壞，后續(xù)考慮繼續(xù)增厚加強(qiáng)片或考慮圖31.Btt-adh02試樣DIC應(yīng)變X加工出梳形槽，如圖32所示。本次試驗(yàn)共對(duì)四個(gè)厚度比為5:1的試測(cè)量方法：使用DIC獲取中心測(cè)試區(qū)平均應(yīng)變。試樣在邊緣斷裂，中心測(cè)試區(qū)無(wú)明顯損傷，03試樣斷裂產(chǎn)生在中心試樣編號(hào)失效方式X失效載荷Y失效載荷X失效應(yīng)變Y失效應(yīng)變01膠層失效19968.795819945.9850.010770.0101602膠層失效中心測(cè)試區(qū)斷20231.341420511.19370.009540.0109503裂24132.239824147.46830.011860.0126804膠層失效20547.387820599.68410.010970.012344000N8000N12000N16000N18000N最終破壞4000N8000N16000N20000N12000N最終破壞4000N8000N12000N16000N20000N最終破壞4000N8000N12000N16000N20000N最終