[發明專利]一種層疊碳纖維復合材料的層間連接彈性模量計算方法

有效

• 申請號: 201510763132.4
• 申請日: 2015-11-10
• 公開（公告）號: CN105426600B
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 要義勇;李力川;仝哲;趙麗萍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

本發明公開了一種層疊碳纖維復合材料的層間連接彈性模量計算方法：層疊碳纖維復合材料的層間連接包括層疊復合材料碳纖維之間中間縫隙中的各向異性材料的局部連接和基于層疊碳纖維復合材料的各個層之間各向同性材料的均勻連接兩個部分；中間縫隙中的各向異性材料的局部連接具有隨機性；各個層之間各向同性材料的均勻連接不具有隨機性；采用材料力學和隨機理論建立層疊碳纖維復合材料的層間連接彈性模量計算方法，為層疊碳纖維復合材料預制體的層間連接彈性模量和剝離強度的力學提供一種計算和評價方法。

技術領域

本發明屬于層疊碳纖維復合材料的力學性能分析與設計領域，涉及對碳纖維疊層結構形成的不同形狀碳纖維復合材料零件中層疊碳纖維復合材料層間連接彈性模量及其力學性能的計算。

背景技術

針對層疊碳纖維復合材料的層間連接彈性模量分析計算，傳統層疊碳纖維復合材料的力學計算模型大多數沒有考慮碳纖維在復合材料內部結構中的分布特征，還需要通過實驗加以修正，導致仿真結果與實際的碳纖維復合材料力學性能存在較大偏差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種層疊碳纖維復合材料的層間連接彈性模量計算方法。

為達到上述目的，本發明采用了以下技術方案：

(1)建立層疊碳纖維復合材料的層間連接模型

層疊碳纖維復合材料的層間連接包括基于層疊碳纖維復合材料的碳布層內的中間縫隙中的各向異性材料的局部連接和基于層疊碳纖維復合材料的各個碳布層之間各向同性材料的均勻連接兩個部分；

(2)基于步驟(1)中所述層間連接模型，采用材料力學和隨機理論建立層疊碳纖維復合材料的層間連接彈性模量計算方法。

所述層疊碳纖維復合材料的結構包括層疊的多個碳布層以及設置在碳布層上下表面的填充材料，每一層碳布層平面內的碳纖維編織形成多邊形的周期性微觀結構，該周期性微觀結構的邊由碳纖維組成，不同方向的碳纖維編織后形成位于周期性微觀結構內的中間縫隙，所述中間縫隙由填充材料填充后，使得相鄰兩層碳布層對應的上下表面相連接。

所述填充材料由粘結膠以及長度較碳布層的碳纖維短的短碳纖維束組成。

所述短碳纖維束的長度為2～5厘米。

所述中間縫隙中的各向異性材料的局部連接是由所述填充材料中短碳纖維束軸向力學性能來實現，所述中間縫隙中的各向異性材料的局部連接的力學性能具有隨機性；所述各個碳布層之間各向同性材料的均勻連接是由于所述填充材料中短碳纖維束軸向垂直于碳布層上下表面的層間方向，填充材料性質各向同性，所述各個碳布層之間各向同性材料的均勻連接的力學性能不具有隨機性。

所述層疊碳纖維復合材料的層間連接彈性模量按照公式(1-1)進行計算：

E＝E_y,x₀+i×x_g-0.5x_mg<x<x₀+i×x_g+0.5x_mg

E＝E_b,x₀+(i-1)×x_g+0.5x_mg≤x≤x₀+i×x_g-0.5x_mg (1-1)